Der Roboter als Transporter auf der Baustelle

Der Roboter Husky A200 soll Lasten autonom über die Baustelle transportieren.

Foto: LIVE-STYLE Eppan

Um Bauprozesse zu beschleunigen und damit komplex Bauvorhaben effizient zu lösen, ist BIM ein entscheidendes Werkzeug für alle Baubeteiligten. Für die Arbeit mit und rund um BIM entwickelt das Fraunhofer Italia Innovation Engineering Center in Bozen, selbstständige Auslandsgesellschaft von Fraunhofer, Software-Systeme und Schnittstellen. „Unser Anliegen ist es zum einen, BIM in Südtirol zu etablieren und in die Anwendung zu überführen. Zum anderen wollen wir die digitale Planung auf die Baustelle bringen und eine Brücke zwischen Bauwesen und Robotik schlagen“, sagt Michael Terzer, wissenschaftlicher Mitarbeiter des Forschungsteams Automation and Mechatronics Engineering am Bozner Center. Ihr Ziel ist es, die Robotik mit der Bauwirtschaft zu verbinden. Hierzu arbeitet Terzer im Projekt ROSBIM mit seinen Kolleginnen und Kollegen aus dem Forschungsteam Process Engineering in Construction zusammen. Sie entwickeln eine Software-Schnittstelle, die BIM mit dem Robot Operating System (ROS) verbindet. ROS ist eine modulare Open Source-Plattform. Sie ist auf einem Mini-PC installiert ist, den der mobile Roboter bei sich trägt. Die Forscher nutzen ROS, da es ein plattformunabhängiges Entwicklungstool ist und damit unterschiedliche Roboter ausgestattet werden können. Zudem unterstützt ROS verschiedene Programmiersprachen.

Schnittstelle von BIM zu ROS entwickelt

In der Datenbank von BIM werden alle Daten gesammelt und ständig aktualisiert. Alle Informationen betreffen den gesamten Bauprozess. Die Schnittstelle, die die Forscher von BIM zum Roboter entwickeln, nutzt das Dateiformat IFC. Durch diese empfängt der Roboter die digitalen und objektorientierten Informationen aus BIM. So erhält er Daten, die zeitabhängig sind wie etwas zu Hindernissen, die er mit seinen Sensoren nicht erkennen kann, über die Schnittstelle ROSBIM. Hierzu erklärt Terzer: „Über das Interface wird er beispielsweise informiert, dass ein Kabel- oder Aufzugschacht auf der Baustelle an einem bestimmten Tag geöffnet ist und daher umfahren werden muss. Der Roboter kann somit seine Hinderniskarte über das Robot Operating System fortlaufend erweitern.“

Roboter navigiert autonom über die Baustelle

„BIM ist ein zentrales Element der Digitalisierung im Bausektor. Die Kombination dieser Arbeitsmethode mit Robotik ist eine von vielen Möglichkeiten, die die Digitalisierung der Bauindustrie bietet“, ordnet Carmen Marcher, Teamleiterin des Forschungsteams Process Engineering in Construction, BIM für den Bauprozess ein. Die Implementierung der Schnittstelle zur Verbindung von BIM mit dem Forschungs-Roboter, der kommerziell erhältlich ist, macht die BIM-Daten für ihn nutzbar. Damit kann der mobile Roboter sich auf der Baustelle an eine ständig ändernde Umgebung anpassen und schwere Lasten transportieren. Der Roboter ist für die raue Umgebung einer Baustelle konzipiert. Steuerungs-, Beschleunigungs-, Laser- und Neigungssensoren helfen ihm, sich auf dem Gelände zu navigieren. Die implementierte Follow-me-Funktion macht ihm zum Assistenten von Bauarbeitern. Aktiviert der Bauarbeiter diese Funktion, folgt der Roboter ihm auf der Baustelle und unterstützt ihn im Logistikprozess. Neben der Follow-me-Funktion ist der Roboter auch autonom unterwegs. Dies konnten die Forscherinnen und Forscher in einem Indoor-Test demonstrieren. Hierbei hilft dem Roboter seine digitale Gedächtniskarte. „Die autonome Fortbewegung in unstrukturierten Umgebungen ist jedoch komplex, hier sind noch weitere Entwicklungsschritte erforderlich“, so Terzer. Die Informationen, die der Roboter über die Schnittstelle ROSBIM erhält, unterstützen ihn, seine Navigationsfähigkeiten zu verbessern. Zudem werden seine sensorischen Wahrnehmungen ergänzt. Derzeit navigiert der Roboter über das Institutsgelände im Bozner NOI Techpark.

Das Roboter auf Baustellen zum Einsatz kommen und bei schwierigen Bausituationen unterstützen, zeigt die Sanierung des Gasometer in Oberhausen.