AIRA Challenge 2024
Im Rahmen der AIRA Challenge 2024 auf der Achema in Frankfurt am Main präsentieren fünf Finalteams Advanced Industrial Robotic Applications – kurz: AIRA – und zeigen, wie zuverlässig und intuitiv realistische Aufgaben in Betrieben oder Laboren der Chemieindustrie per Teleoperation bewältigt werden können. Heute: ETH Zürich, Robotic Systems Lab
Ziel der AIRA Challenge ist es, zu demonstrieren, dass diese Robotiklösungen im realen Industriealltag extrem flexibel und spontan für fast beliebige Aufgaben in der Prozessindustrie eingesetzt werden können. Diese Herausforderung ist Teil einer ehrgeizigen Initiative, die von einem Konsortium von BASF, Bayer, Boehringer Ingelheim und Wacker Chemie organisiert durch Invite – der Public-Private-Partnership der TU Dortmund, HHU Düsseldorf und Bayer – und unter der Schirmherrschaft der NAMUR vorangetrieben wird.
CHEManager hat in seiner Maiausgabe zusammenfassend über die AIRA Challenge berichtet. Hier stellen sich die fünf Finalteams von EngRoTec-Solutions & Rollomatic, Roboverse Reply, TruPhysics/UnitedRoboticsGroup, der ETH Zürich und dem FZI Forschungszentrum Informatik nochmals im Einzelnen vor.
In einer Zeit, in der die Technologie die Grenzen des Möglichen unaufhaltsam verschiebt, ist die Entwicklung autonomer Maschinen auf dem Vormarsch. Die Fortschritte bei den Deep-Learning-Algorithmen haben dieses Wachstum vorangetrieben. Der Einsatz dieser Technologien in anspruchsvollen und gefährlichen Umgebungen wie der Öl- und Gas- oder Chemieindustrie stellt jedoch nach wie vor eine Hürde dar. In Anbetracht der Gefahren, die mit Aufgaben wie Materialüberwachung, -handhabung und -entsorgung verbunden sind, sind die Kosten für eine direkte menschliche Beteiligung bemerkenswert hoch. Obwohl diese Aufgaben für Roboter geeignet sind, lassen sie sich aufgrund der Komplexität der Lösungen nur schwer automatisieren. In diesem Zusammenhang bieten teleoperierte Roboter einen eindeutigen Vorteil: Sie vereinen die Flexibilität und die fortschrittlichen Entscheidungsfähigkeiten des Menschen, ohne dass dieser direkt eingreifen muss, und ermöglichen Fähigkeiten, die für den Menschen unpraktisch oder unmöglich sind.
Dadurch wird die Sicherheit deutlich verbessert, da Unfälle und die Exposition gegenüber Gefahrstoffen minimiert werden. Eine solche Fähigkeit schützt die Arbeitnehmer, verringert die Ausfallzeiten und minimiert die Kosten im Zusammenhang mit Verletzungen und Gesundheitsproblemen am Arbeitsplatz. Darüber hinaus steigern Roboter die betriebliche Effizienz, indem sie Aufgaben präzise und beständig ausführen und dabei oft die menschlichen Fähigkeiten übertreffen. Ihre Integration ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb, selbst unter extremen Bedingungen. Sie können ohne Pausen oder Schichten betrieben werden, was zu höherer Produktivität, gleichmäßigerem Output und der Möglichkeit führt, den Betrieb rund um die Uhr aufrechtzuerhalten.
Das Robotic Systems Lab (RSL) der ETH Zürich erforscht die Entwicklung von Maschinen und deren Intelligenz für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen wie der chemischen Industrie. Unsere Forschung konzentriert sich auf Roboter mit Armen und Beinen, und wir haben in diesem Bereich bedeutende Fortschritte gemacht. Eine unserer bemerkenswerten Errungenschaften ist die Entwicklung eines mobilen Manipulators. Dieser Roboter basiert auf dem vierbeinigen Roboter ANYmal D von ANYbotics und ist mit einem speziell angefertigten Roboterarm (DynaArm) ausgestattet, der hochdynamische 6DoF-Bewegungen ermöglicht. Der Endeffektor des Arms umfasst einen Kraft-Drehmoment-Sensor und einen Greifer. Das Onboard-Computing des Roboters wurde durch ein Jetson Orin-Modul erweitert, so dass wir unsere neuesten KI-Algorithmen direkt auf dem Roboter ausführen können. Der Körper und der Manipulator des Roboters sind mit mehreren Tiefen- und Perspektivkameras sowie einem LiDAR-Sensor ausgestattet.
Der Roboter kann dank einer auf Verstärkungslernen basierenden Steuerung stabile Fortbewegung und aktive Manipulationsaufgaben ausführen. Er kann eine Nutzlast von 7 kg tragen und durch Teleoperation aus der Ferne bedient werden. Unsere Forschung mit dem mobilen Manipulator konzentriert sich auf die Entwicklung ganzheitlicher Planungs- und Steuerungsarchitekturen zur Durchführung verschiedener Ganzkörpermanipulationsaufgaben, wie z. B. das dynamische Heben schwerer Objekte, das Drehen von Ventilen oder das Öffnen von Widerstandstüren.
Lesen Sie hier den Übersichtsbeitrag über die AIRA Challenge aus der CHEManager-Maiausgabe.
