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Ein mobiler Roboter digitalisiert die Baustelle

| Redakteur: Vivien Deffner

Auch vor dem Bauwesen wird die Digitalisierung keinen Halt machen. Deshalb forscht das Fraunhofer Italia Innovation Engineering Center gerade an der mobilen Roboterplattform Husky A200 – und möchte damit die Arbeit auf den Baustellen erleichtern.

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In Zukunft soll die mobile Roboterpflattform die Arbeiter auf Baustellen unterstützen.
In Zukunft soll die mobile Roboterpflattform die Arbeiter auf Baustellen unterstützen.
(Bild: LIVE-STYLE Eppan)

Ziel des Projektes ROSBIM ist es zu erforschen, wie mobile Plattformen in Zukunft eingesetzt werden können, um autonom über Baustellen zu fahren und schwere Lasten zu transportieren. Dafür haben die Forscherinnen und Forscher vor Ort in Bozen die erforderlichen Software-Systeme und Schnittstellen rund um das Building Information Modeling (BIM) entwickelt.

Mit BIM können alle an dem Lebenszyklus eines Bauwerks Beteiligten, egal ob Planer, Handwerker oder Bauherren, über den gesamten Zeitraum auf ein digitales Gebäudedatenmodell zugreifen. Die entwickelte Schnittstelle ermöglicht eine Verbindung von BIM mit dem Robot Operating System ROS. Dabei handelt es sich um eine modulare Open-Source-Plattform, die auf einem Mini-PC installiert ist. Dieser befindet sich auf dem mobilen Roboter. ROS unterstützt verschiedene Programmiersprachen und ist plattformunabhängig – so können unterschiedlichste Roboter damit ausgerüstet werden.

Baustellen verändern sich

Die Forschungsplattform Husky A200.
Die Forschungsplattform Husky A200.
(Bild: LIVE-STYLE Eppan)

Zur Übertragung von digitalen, objektorientierten Informationen an den Roboter wird das Dateiformat IFC der BIM-Modelle genutzt. Die Daten werden in einer BIM-Datenbank gesammelt und ständig aktualisiert. Die übertragenen Informationen betreffen von der Planung bis zur Inbetriebnahme alle Schritte des Bauprozesses.

„Eine Baustelle lebt, sie verändert sich fortlaufend. Zeitabhängige Daten wie etwa Angaben zu Hindernissen, die der Roboter mithilfe seiner Sensoren nicht erkennen kann, erhält er über die Schnittstelle ROSBIM. Über das Interface wird er beispielsweise informiert, dass ein Kabel- oder Aufzugschacht auf der Baustelle an einem bestimmten Tag geöffnet ist und daher umfahren werden muss. Der Roboter kann seine Hinderniskarte über das Robot Operating System also fortlaufend erweitern“, erklärt Michael Terzer, wissenschaftlicher Mitarbeiter des Forschungsteams Automation and Mechatronics Engineering am Bozner Center.

Bestehende Daten nutzen

Ein weiteres Forschungsziel des Teams besteht darin, aus bereits digital vorhandene Gebäudedaten auf der Baustelle optimalen Nutzen zu ziehen. So soll es möglich werden, schwere Lasten wie Baumaterial und Werkzeuge mit dem mobilen Roboter in einer sich ständig ändernden Umgebung zu transportieren und damit die Bauarbeiter und Handwerker physisch zu entlasten.

Für Carmen Marcher, Teamleiterin des Forschungsteams Process Engineering in Construction, steht fest: „Die Digitalisierung bietet der Bauindustrie ganz neue Möglichkeiten, integrativ arbeiten zu können. BIM ist ein zentrales Element der Digitalisierung im Bausektor. Die Kombination dieser innovativen Arbeitsmethode mit Robotik ist eine von vielen Möglichkeiten, die die Digitalisierung der Bauindustrie bietet.“

Erste Erfolge, weitere Entwicklungen

Auch die Navigation durch unwegsames Gelände soll kein Problem für die mobile Roboterplattform sein. Dafür wurde diese mit einer Steuerungselektronik sowie mit Beschleunigungs-, Laser- und Neigungssensoren ausgestattet, um rauen Umgebungen zu trotzen.

Bis jetzt erfolgt der Einsatz des Roboters nur auf dem Institutsgelände im Bozner NOI Techpark. Hat der Bauarbeiter die implementierte Follow-me-Funktion aktiviert, folgt der Roboter diesem und assistiert so bei Logistikprozessen. Doch Indoor-Tests haben auch schon bewiesen, dass der mobile Roboter zum autonomen Fahren in der Lage ist. Durch die digitale Gedächtniskarte kann der Roboter selbstständig Lasten von A nach B bringen. „Die autonome Fortbewegung in unstrukturierten Umgebungen ist jedoch komplex, hier sind noch weitere Entwicklungsschritte erforderlich“, räumt Terzer ein. Um die Navigationsfähigkeit zu verbessern und und die sensorische Wahrnehmung des Roboters zu ergänzen, werden die Informationen herangezogen, die die Roboterplattform durch die BIM-Daten erhält.

Die möglichen Anwendungsfelder des mobilen Roboters gehen aber auch über das Bauwesen hinaus – so ist auch ein Einsatz in der Landwirtschaft denkbar.

Dieser Beitrag stammt von unserem Partnerportal Industry-of-Things.de.

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