Forschung und Transfer

Das MeSys-Lab und das CAMRA-Labor, beides unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Czinki, beschäftigen sich mit der Entwicklung von Verfahren für den Einsatz von autonom agierenden mobilen Robotersystemen in unbekanntem Terrain. Systeme mit diesen Fähigkeiten können einen wichtigen Beitrag zur gefahrlosen Erkundung nach Havarien großtechnischer Anlagen sowie bei damit verbundenen Rettungseinsätzen leisten.

Als Untersuchungsplattform wurde ein prototypisches mobiles Robotersystem mit Fahrwerk, umfangreicher Sensorik zur Umgebungsdetektion und modularer Rechnerstruktur – bestehend aus einem Mikrocontroller und einer verteilten PC-Struktur – entwickelt. Der Mikrocontroller übernimmt Aufgaben mit strengen Echtzeitanforderungen wie die Ansteuerung der Aktoren und Auswertung bestimmter Sensoren. Auf den PC-Systemen wird das Open Source Software-Framework „Robot Operating System“ (ROS) als spezielles Betriebssystem für Robotikanwendungen verwendet.

Der Kompaktbagger wurde zu einem mobilhydraulischen System umgebaut, das im teilautonomen Betrieb eingesetzt wird. Der Bagger dient als Grundlage für Forschung und Lehre im Gebiet „Mechatronische Systeme“. Bei dem verwendeten mobilhydraulischen System handelt es sich um einen 1,8 Tonnen schweren Kompaktbagger, bei dem die für den Betrieb notwendige Hardwareumrüstung weitestgehend erfolgt ist.

Für die Automation des Baggers wurde die Hardware entsprechend modifiziert und eine weitere Steuerungsebene implementiert, sodass das elektro-hydraulische Verfahren der Hydraulikzylinder und des Oberwagens sowie der Fahrantriebe möglich ist. Die Positionen der Hydraulikzylinder, des Auslegerversatzes sowie die Erfassung des Drehwinkels des Oberwagens können über geeignete Sensorik erfasst werden, wodurch eine Positionsregelung unter Beachtung der Kinematik realisiert werden konnte.

Vorteile

• Kontrollieren und Steuern eines Baggerlöffels
• Autonomes Planieren von ebenen Flächen
• Ausheben von Baugruben oder Bewegen von Erdreich in unbekanntem Terrain ohne Gefährdung des Menschen

Anwendungsgebiete

• Katastrophengebiete (vgl. auch Nuklearkatastrophen)
• Felssicherungsarbeiten an unbefestigten Hängen
• Entschärfung von Sprengmitteln
• Hüttenindustrie: Arbeiten am Hochofen