KEM Konstruktion 10.2019

TRENDS
5G CMM EXPO
Bild: DFKI
Das autonome Unterwasserfahrzeug
Dagon des DFKI kann
vor Helgoland einfache Manöver
aber auch komplexe Missionen
durchführen
Um in maritimen Umgebungen arbeiten zu können, müssen Drohnen entsprechend getestet werden
Autonome Robotik mit Tiefgang
Neben Drohnen zählen auch automatisierte Wasserfahrzeuge zu den Hoffnungsträgern der Industrie.
Daher hat das Fraunhofer IFAM zusammen mit dem DFKI ein Testfeld auf Helgoland eingerichtet, in
dem entsprechende Geräte sowohl in der Luft wie auch unter Wasser auf ihre Robustheit und Funktion
in der harschen Umgebung untersucht werden können.
Tim Strohbach, Digitale und Cyber-Physische Systeme, Fraunhofer IFAM
Es ist davon auszugehen, dass in Zukunft die Anwendungsbereiche
von Drohnen ausgeweitet und mehr Aufgaben von ihnen
übernommen werden können. Ähnlich dem Industrieroboter, der
während der dritten industriellen Revolution die Produktion innerhalb
der Fabrikhallen einschneidend verändert hat, besitzt mobile
Robotik das Potenzial, den Einsatz industrieller Mess- und Reparaturverfahren
im Feld zu revolutionieren. Mithilfe entsprechenden
Systemen können Kameras, Messgeräte oder sonstige Technik mobil,
schnell und aufwandsgerecht auch an für den Menschen schwer
erreichbaren Orten eingesetzt werden – etwa in der Luft oder unter
Wasser. Hier unterscheidet man kabelgeführte Unterwasserfahrzeuge
(ROV: Remotely Operated Vehicle) von Unterwasserfahrzeugen,
die autonom Aufgaben durchführen (AUV: Autonomous Underwater
Vehicle).
Auch für die Qualitätssicherung in der Kleb- und Oberflächentechnik
können unbemannte Luftfahrtsysteme oder Unterwasserfahrzeuge
bereits jetzt in vielen Bereichen eingesetzt werden. Da diese Systeme
schwer zugängliche Bereiche mit relativ geringem Aufwand erreichen
können – etwa Strommasten, Brücken, Pipelines oder
Windenergieanlagen – sind sie ein ideales Werkzeug, um Messgeräte,
oder in Zukunft auch andere End-Effektoren, an den Ort des
Geschehens zu bringen. Solange die mobilen Roboter manuell gesteuert
werden und wie bereits heute zu optischen Inspektionszwecken
eingesetzt werden, sind sie im Wesentlichen das Werkzeug
bzw. der verlängerte Arm des Prüfenden. Ziel ist es jedoch, die Flug-
geräte oder auch Unterwasserfahrzeuge zu autonomen Elementen
der Qualitätssicherung weiterzuentwickeln.
Neben technischen Voraussetzungen der unbemannten Systeme
stellt auch die Entwicklung von Schnittstellen zur vollautomatisierten
Datenerfassung eine wichtige Herausforderung dar: Innerhalb
dieser Datenpools bzw. der Cloud kann die Schadenshistorie genutzt
werden, um die Daten beispielsweise durch Ansätze des Machine
Learning mit Expertenwissen zu verknüpfen und damit wiederum
eine selbstständige Schadensanalyse zu realisieren. Aber
auch für technische Verfahren zur Messung oder Reparatur existiert
bei Drohnen noch Entwicklungsbedarf. Den meisten heutigen Anwendungen
gemein ist, dass diese nicht-berührend stattfinden. Ein
Andocken der Drohne am Prüfkörper, wie etwa dem Rotorblatt einer
Windenergieanlage, und die Durchführung einer Messung oder gar
Reparatur, ist heute nur in seltenen Einzelfällen möglich.
Über- und Unterwasserrobotik auf hoher See
Die Digitalisierung in den maritimen Bereichen gilt gleichfalls als Herausforderung.
Um diesem Anspruch gerecht werden zu können,
sind Versuche und Langzeittests unter anwendungsnahen Bedingungen
unverzichtbar. Daher hat das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik
und Angewandte Materialforschung (IFAM) zusammen
mit dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz
(DFKI) auf Helgoland das Testzentrum Maritime Technologien
eingerichtet, das am 21. August 2019 eröffnet wurde. In ihren Forschungsschwerpunkten
ergänzen sich das Fraunhofer IFAM und das
DFKI, sodass in der Zielsetzung an der Entwicklung und Erprobung
von komplexen Robotersystemen gearbeitet werden kann, die so-
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