Autonomer Bagger lernt in Tuggen
Auf dem KIBAG-Gelände in Girendorf Tuggen arbeitet ein Raupenbagger weitgehend selbstständig. Der Develon X25 LC hebt Material aus, positioniert sich neu und steuert einzelne Löffelbewegungen autonom. Entwickelt wurde die Technologie von Gravis Robotics. Die Maschine kann weiterhin manuell bedient werden. Zusätzlich stehen ein 2D-System, das 3D-GPS-System «Copilot», der autonome Betrieb sowie eine Fernsteuerung zur Verfügung. Christoph Helbling von der AG für Baumaschinen Schmerikon ist besonders von der Präzision beeindruckt: Die Maschine führe die Arbeiten «genau so aus, wie man es sich gewünscht hat».
Kameras sehen, Computer denken
Damit der Bagger autonom arbeiten kann, wurden zusätzliche Sensoren installiert. Kameras und Lasersensoren erfassen laufend die Umgebung. Ein leistungsstarker Computer verarbeitet die Daten in Echtzeit. Über GPS lokalisiert sich die Maschine. Gleichzeitig erhält sie ein digitales 3D-Modell des Geländes. Darin ist festgelegt, welches Niveau beim Abgraben erreicht werden soll.
Der Mensch gibt den Auftrag über ein Tablet ein. Nach einer Sicherheitsabfrage legt der Bagger los. Er positioniert sich selbstständig und steuert auch die einzelnen Löffelhübe.
Der Boden entscheidet mit
Ganz so einfach ist die Sache allerdings nicht. Harte und weiche Böden verlangen unterschiedliche Bewegungen. Gleichzeitig sollte der Löffel möglichst vollständig gefüllt werden. Die Maschine muss deshalb erkennen, wie sich der Untergrund verändert, und ihre Arbeitsweise anpassen. Genau hier kommt maschinelles Lernen ins Spiel.
Dominic Jud von Gravis Robotics erklärte, dass die Technologie aus einem Forschungsprojekt an der ETH Zürich entstanden ist. Die Entwicklung läuft seit mehr als dreieinhalb Jahren. Für das KIBAG-Projekt wurden weitere Funktionen entwickelt.
300 Meter als Teststrecke
KIBAG hat für den Versuch bewusst ein kontrollierbares Gelände gewählt. Der Graben ist rund 300 Meter lang, das Areal abgesperrt und frei von öffentlichem Verkehr. KIBAG-CEO Christoph Duijts bezeichnet die Bedingungen als ideales Testgebiet. Über mehrere Monate konnte die Maschine unter realen Bedingungen Erfahrungen sammeln.
Auf einer rund zehn Meter breiten und drei Meter langen Fläche wurde Boden abgetragen und durch Felsmaterial ersetzt. Damit entstand die notwendige Stabilität für eine dort geplante Deponie.
Kein Roboter gegen den Menschen
Gravis Robotics sieht die Technologie nicht als Ersatz für Arbeitskräfte. Sie soll vielmehr vorhandene Fachkräfte mit zusätzlichen Werkzeugen unterstützen und repetitive Arbeiten übernehmen. Christoph Helbling vergleicht den autonomen Bagger mit einer Nagelpistole: ein zusätzliches Werkzeug, das die Arbeit erleichtert.
Auch für Mechaniker verändert sich damit das Berufsbild. Urs Helbling von der AG für Baumaschinen Schmerikon sieht neue Anforderungen insbesondere bei Elektrik und Elektronik. Das Unternehmen will entsprechendes Know-how aufbauen und solche Systeme künftig möglichst selbst installieren und betreuen.
Technik ist weiter als das Gesetz
Bis autonome Bagger auf breiter Front eingesetzt werden können, dürfte es noch einige Jahre dauern. Kibag CEO Christoph Duijts rechnet mit einer Entwicklung über mehrere Jahre, sieht aber innerhalb der nächsten fünf Jahre kommerzielle Anwendungen als möglich.
Eine Hürde sind die rechtlichen Rahmenbedingungen. Auf dem abgesperrten KIBAG-Gelände lassen sich Risiken kontrollieren. Auf einer Baustelle mitten in einer Stadt wäre ein autonomer Betrieb wesentlich komplizierter. Vor allem die Frage der Verantwortung bei einem Unfall ist ungeklärt. «Technologisch ist man häufig schon weiter, als es die gesetzlichen Rahmenbedingungen erlauben», sagt Duijts.
Tuggen zeigt die Richtung
Der Bagger in Tuggen ist noch kein Alltagsgerät für jede Baustelle. Er zeigt aber, wohin sich die Erdarbeiten entwickeln könnten: Der Mensch definiert den Auftrag, die Maschine übernimmt die repetitive Arbeit. Die Baustelle der Zukunft besteht damit nicht mehr nur aus Stahl, Hydraulik und Muskelkraft. Ein bisschen Computer steckt inzwischen auch darin.