ROBDEKON steht für »Robotersysteme für die Dekontamination in menschenfeindlichen Umgebungen« und ist der Erforschung von autonomen oder teilautonomen Robotersystemen gewidmet. Es wird vom Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB koordiniert. Als Forschungsinstitutionen sind neben den Standorten Karlsruhe und Ilmenau des Fraunhofer IOSB auch das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und das FZI Forschungszentrum Informatik beteiligt. Industriepartner im Konsortium sind die Götting KG, die Kraftanlagen Heidelberg GmbH, die ICP Ingenieurgesellschaft Prof. Czurda und Partner mbH und die KHG Kerntechnische Hilfsdienst GmbH.

ROBDEKON ist das erste Kompetenzzentrum für Robotersysteme in menschenfeindlichen Umgebungen und wird durch das BMBF im Rahmen des Programms »Forschung für die Zivile Sicherheit« seit Mitte Juni 2018 gefördert. Die Laufzeit erstreckt sich über zunächst vier Jahre, Ziel ist jedoch, dass das Kompetenzzentrum langfristig weiterbesteht.

Multisensorielle Umwelterfassung und Bewegungsplanung

»Unser Konsortium vereint herausragende Expertise aus den Bereichen Robotik, Altlastensanierung und Rückbau kern­technischer Anlagen«, sagt der Sprecher des Kompetenzzentrums ROBDEKON, Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Beyerer. Er ist Professor für Informatik am KIT und gleichzeitig Institutsleiter des Fraunhofer IOSB. »Wir werden nun die Forschung an multisensorieller Umwelterfassung, Algorithmen für die Bewegungsplanung und Telepräsenztechnologien systematisch vorantreiben. Damit können Roboter Dekontaminationstätigkeiten selbstständig durchführen, während Menschen von einem sicheren Leitstand aus die Arbeiten koordinieren, überwachen und bei schwierigen Aufgaben ferngesteuert eingreifen.«

Beim Stichwort Roboter dürfe man allerdings weder an klassische Industrieroboter noch an menschenähnliche (humanoide) Roboter denken, erläutert Beyerer: »Wir setzen auf innovative Konzepte wie zum Beispiel Kletterroboter oder automatisierte Baumaschinen.«

Die Projektpartner verfügen über verschiedene, sich ergänzende Labore, die in den kommenden Jahren erweitert, vernetzt und für externe Interessenten zugänglich gemacht werden sollen. Mithilfe von Anwendern und Industriepartnern sollen vielversprechende Ansätze aus der Forschung im Rahmen von ROBDEKON in praxistaugliche Systeme umgesetzt werden. Als zentrale Anlaufstelle für alle Anfragen zum Thema roboterbasierte Dekontamination wird am Fraunhofer IOSB ein Koordinationsbüro des Kompetenzzentrums eingerichtet.

Fraunhofer IOSB: Algorithmen-Toolbox und autonomer Bagger

Wissenschaftlich wird sich das Fraunhofer IOSB darauf konzentrieren, Autonomiefähigkeiten für Baumaschinen weiterzuentwickeln – ein Bereich, in dem das Institut über langjährige Erfahrung verfügt: »Wir bringen insbesondere unsere Algorithmen-Toolbox für autonome mobile Robotersysteme in ROBDEKON ein«, erklärt der zuständige Abteilungsleiter Christian Frey. »Sie ermöglicht es, in unwegsamem Gelände zu navigieren, Hindernissen auszuweichen und Manipulatoren zu steuern – damit etwa eine Baggerschaufel auch tatsächlich verseuchtes Material aufnimmt und an der gewünschten Stelle wieder ablädt.«

Das Institut verfügt bereits über mehrere geländegängige Roboterfahrzeuge sowie einen ersten automatisierten Bagger. Christian Frey: »Nun geht es darum, diese Autonomiefähigkeiten auf weitere Maschinen zu übertragen und sie noch flexibler, leistungsfähiger sowie leichter handhabbar zu machen.«

FZI: Kraftbasiertes Gefahrenstoffhandling und Augmented Reality

Das FZI Forschungszentrum Informatik wird im Kompetenz-zentrum ROBDEKON kraftbasierte Manipulationsstrategien für mobile Roboter entwickeln. Diese werden in der Lage sein, den Menschen auch in schwierigem Gelände und im Umgang mit unbekannten Objekten beim Rückbau, Freimessen oder der Bergung kontaminierter Gegenstände teil- oder vollautonom zu unterstützen. FZI-Wissenschaftler Arne Rönnau erklärt: »Das FZI verfügt bereits über eine große Expertise in der Entwicklung kraftbasierter Robotik-Lösungen. Wir freuen uns, dass wir dieses Wissen nun in das ROBDEKON Kompetenzzentrum einbringen und damit gesundheitskritische Arbeiten für den Menschen sicherer machen können.«

Teil der Projektarbeit ist zudem eine detaillierte dreidimensionale Kartierung der Umgebung sowie die Integration effizienter Navigationsalgorithmen. Diese Aufgabe, ebenso wie die Entwicklung intuitiver, klarer Bedienkonzepte für die Mensch-Roboter-Interaktion, übernimmt das FZI. Dabei setzen die Karlsruher Wissenschaftler auch auf den Einsatz neuer Augmented-Reality- und Virtual-Reality-Systeme zur direkten Integration von wichtigen Umgebungsinformationen in die dreidimensionalen Darstellungen.