Wenn Robowurm und Drohnen-Drucker Städte reparieren

Auf einen Blick:

• Clevere Roboter und selbstlernende Systeme sollen Aufgaben in der Wartung urbaner Infrastruktur übernehmen. Daran arbeiten Wissenschaftler der Universität Leeds.
• Das Ziel des Forschungsprojekts Self Repairing Cities – sich selbst reparierende Städte – ist es, Technologien für Städte zu entwickeln, die sich wie urbane Wälder unauffällig selbst instandhalten.
• Baustellenbeispiel „Schlaglöcher stopfen“: In zwei Projekten arbeiten die Forscher an Robotern, die unabhängig agieren, Asphaltschäden ausfindig machen und aus der Luft reparieren.

Er ist nur einen Millimeter groß, doch er könnte die Reparatur von Straßen revolutionieren: der Fadenwurm C. Elegans. Er gilt als das am besten erforschte Lebewesen mit einem Gehirn. Sein Nervensystem besteht aus nur 302 Neuronen. Wissenschaftlern ist es gelungen, es am Computer nachzubilden. Funktionsfähig: Das simulierte Wurmgehirn besitzt eine Art künstliche Intelligenz, begegnet simulierten Umwelteinflüssen wie der echte Wurm. Und es lässt sich trainieren! Forscher der TU Wien haben das künstliche Reflexsystem eines digitalen Wurms Anfang des Jahres so trainiert, dass er einen virtuellen Stab auf seiner Schwanzspitze balancieren kann.

Wissenschaftler der englischen Universität Leeds arbeiten derweil daran, den digitalen Wurm in der Straßenwartung einzusetzen. Es handelt sich um ein Unterprojekt des Forschungsvorhabens Self Repairing Cities – sich selbst reparierende Städte. Die Forscher untersuchen, wie sich das digitalisierte Wurmgehirn in einer Robotereinheit zum Aufspüren von Schlaglöchern nützlich machen kann. „Tiere navigieren in komplexen Umgebungen, nutzen dabei aber sehr begrenzte sensorische Informationen“, schreiben die Forscher im aktuellen Self Repairing Cities Mid-Term Report 2018. Vorteil weniger Sensoren: Das macht die Roboter günstig und stromsparend. In ihrem Projekt haben die Forscher die Steuerungsarchitektur eines Schlagloch-Aufspür-Roboters entwickelt. In kleinen Schwärmen sollen sich die Wurmroboter langsam auf Rädern fortbewegen. Ausgestattet mit Kamera und Infrarotsensoren gehen sie auf Schlaglochsuche. Erste Tests seien vielversprechend verlaufen. Simulationen hätten gezeigt, dass der Roboter mit dem Wurmhirn das Zeug zur effizienten Schlaglochsuche hat und einige populäre Algorithmen zur Flächenuntersuchung übertrifft. Jetzt soll die Entwicklung in echte Robotereinheiten implementiert werden.

Bereits in der Testphase befinden sich die Projekt-Kollegen, die Schlaglöcher mit Robounterstützung flicken wollen. Genauer gesagt: Ihre Entwicklung soll kleine Straßendefekte reparieren, bevor sie sich zu Schlaglöchern ausweiten können. Dafür hat ein Forscherteam der Universität Leeds einen fliegenden 3D-Drucker entwickelt, der per Asphalt-Druck Löcher flickt. Eine Drohne steuert die Einheit. Ein Bordcomputer steuert das System. Es könne autonom navigieren, automatisch Risse im Asphalt erkennen und die Druckerdüse am Einsatzort positionieren. Überschreitet eine Rissgröße den Operationsbereich des Systems, bewegt sich die gesamte Apparatur während des Reparaturprozesses, um die gesamte Fläche bearbeiten zu können. Erste Drucke sind den Forschern mit ihrer Einheit bereits gelungen.

Aber das Forschungsprojekt der selbstreparierenden Städte endet nicht beim Asphalt. Ihre Vision: „Städte der Zukunft werden mehr wie urbane Wälder, die unauffällig auf sich selbst achten und ihren Bewohnern ein nachhaltiges Ökosystem zur Verfügung stellen.“ Dazu forschen sie unter anderem an folgenden Ideen:

• Inspektionsroboter von Gasleitungen, die über lange Zeiträume in den Leitungen verweilen und kabellos mit Energie versorgt werden.
• Die autonome Steuerung von Baufahrzeugen und Kolonnen mit Hilfe von Drohnen aus der Luft.
• Autarke Drohnen, die Straßenlaternen anfliegen, dort andocken und mit der passenden Sensorik zu mobilen Einheiten werden, die öffentliche Plätze, Verkehr oder Luftbelastung überwachen können.
• Zudem erforschen sie die Herausforderungen für die Stadtbewohner, wenn Roboter zu einem selbstverständlichen Teil des täglichen Lebens werden – und manch menschlicher Arbeitsplatz dadurch wegfällt.

Was halten Sie von Robotern in klassischen Handwerksfeldern? Bedrohen solche Entwicklungen die Geschäftsmodelle des Handwerks – oder sehen Sie eher die Chancen dieser Anwendungen? Kommentieren Sie hier oder schreiben Sie an gille@handwerk.com

Auch interessant: