Im Projekt ARCHES kooperieren Maschinen so miteinander, dass sie Aufgaben lösen. Entwickler sind das Karlsruher Institut für Technologie, das Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, das Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt.
High-Performance-Teams können Herausforderungen bewältigen und Ziele erreichen, an denen der Einzelne trotz herausragender Fähigkeiten scheitern würde. Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) übertragen diese Erkenntnis zusammen mit Partnern auf die Robotik und erkunden mit spezialisierten Geräteteams die Tiefsee oder ferne Planeten.
„Autonome Roboternetzwerke werden zukünftig eine Schlüsseltechnologie“, berichtet Michael Flad, Forschungsgruppenleiter Kooperative Systeme am Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme (IRS) des KIT. Gemeinsam mit Partnern stellen Forscher des KIT im Projekt ARCHES Roboterteams so zusammen, dass sie in enger Abstimmung in lebensfeindlichen Umgebungen wie dem Mars oder dem Meeresgrund selbstständig Equipment aufbauen oder Proben nehmen.
Algorithmen koordinieren die Aktionen im Team
Schwimmende oder fliegende Drohnen sollen geeignete Standorte für Ausrüstung oder Untersuchungen auskundschaften, während sich andere Einheiten dorthin bewegen und Material verladen, bringen oder abtransportieren. „Für solche Aufgaben brauchen Robotersysteme vielfältige Fähigkeiten“, erläutert Flad. Die Automaten müssten etwa in der Lage sein, ihnen vorher unbekannte Objekte zu greifen und zu manipulieren, sich an sich ändernde Umgebungen anzupassen, und vor allem Aufgaben im Team zu verteilen und abzustimmen. Dafür würden neben Algorithmen, die Informationen bündeln und ihre Koordination ermöglichen, auch Schnittstellen benötigt, durch die menschliche Bediener und das Roboterteam die Mission gemeinsam planen und koordinieren können.
Zukünftige Möglichkeiten, die im ARCHES-Projekt entwickelten Technologien anzuwenden, sieht Flad beim autonomen Fahren sowie in Logistik und Transport. Hier gebe es großes Potenzial für Maschinen, die sich untereinander absprechen und gemeinsam handeln. Im Güterverkehr würden Spezialrobotersysteme beispielsweise beim Entladen von Containerschiffen eingesetzt. In Katastrophengebieten oder beim Rückbau von Atomanlagen könnten heterogene Roboterteams die Helfer unterstützen.
Bislang müssen noch Menschen den Robotern helfen
Bislang könnten sich die Roboter nur in bekannten Umgebungen bewegen und nicht auf unvorhergesehene Ereignisse reagieren. „Ohne eine Zusammenarbeit zwischen den autonomen Systemen und eine Interaktion dieser mit dem Menschen, der zumindest mittelfristig noch als Akteur hilft, kann automatisches Fahren kein Plus an Verkehrssicherheit, Zeitersparnis oder Komfort bringen“, erläutert Flad. Mehrere Partner im KIT sind an dem von der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren geförderten Projekt ARCHES beteiligt: das Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme (IRS), das Institut für Anthropomatik und Robotik (IAR), das Institut für Technologie und Management im Baubetrieb (TMB) und das Programm Nukleare Entsorgung, Sicherheit und Strahlenforschung (NUSAFE). Weitere Partner sind das Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, das GEOMAR – Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Jürgen Frisch
