Diese Roboter arbeiten da, wo kein Mensch hindarf

Dieser autonome Roboter kann – ganz nach Untergrund und Bedürfnissen – schreiten oder Fahren. Im Bild wird der hybride Schreit-Fahrrover SherpaTT des ‚Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz‘ (DFKI) gerade zur Lokomotion in steilen Hängen getestet. (Bild: DFKI, Florian Cordes)

In vielen Industrien und Umgebungen, in denen Menschen aufgrund von Gefahren oder extremen Bedingungen nicht arbeiten können, übernehmen spezialisierte Roboter zunehmend die Aufgaben. Diese Roboter sind nicht nur technologisch fortschrittlich, sondern auch entscheidend für die Sicherheit und Effizienz in Bereichen, die für Menschen riskant sind.

Typen von Robotern in gefährlichen Umgebungen

Einige Typen von Robotern, die in gefährlichen Umgebungen arbeiten können, sind nachfolgend aufgelistet:

Industrieroboter : Diese Roboter werden häufig in der Fertigung eingesetzt, insbesondere in der Automobilindustrie. Sie können gefährliche Aufgaben wie Schweißen, Lackieren oder das Heben schwererer Teile übernehmen.
Explorationsroboter : Roboter wie der Mars Rover oder Unterwasserfahrzeuge (ROVs) sind für die Erkundung unzugänglicher oder gefährlicher Umgebungen konzipiert. Sie sammeln Daten und führen Experimente durch, wo menschliche Anwesenheit unmöglich oder riskant wäre.
Rettungs- und Suchroboter : Diese Roboter werden in Katastrophenszenarien eingesetzt, um nach Überlebenden zu suchen oder gefährliche Umgebungen zu erkunden, etwa nach Erdbeben oder Explosionen.
Militärische Roboter : Unbemannte Fahrzeuge (UAVs) und Roboter werden in militärischen Operationen eingesetzt, um gefährliche Missionen durchzuführen, beispielsweise zur Entschärfung von Sprengstoffen oder zur Aufklärung.
Reinigungsroboter : In gefährlichen Umgebungen wie Kernkraftwerken oder chemischen Anlagen werden spezielle Roboter eingesetzt, um kontaminierte Bereiche zu reinigen, ohne Menschen ein hohes Risiko auszusetzen.

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Beim Rückbau von kerntechnischen Anlagen muss nachgewiesen werden, dass Rückstände wie Bauschutt oder Metallteile nur noch eine bestimmte, sehr niedrige radioaktive Aktivität aufweisen. Erst wenn dieser Grenzwert erreicht wird, muss das entsprechende Teil nicht mehr überwacht werden. Den dazu notwendigen messtechnischen Beweis nennt man ‚Freimessen‘. Diese Roboter-Applikation ist für das roboterbasierte Freimessen von kontaminierten Gegenstände entwickelt worden. (Bild: Bild: KIT)

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Auch dieser Kletterroboter dient zur Dekontamination und zur Freimessung von Betonoberflächen aus kerntechnischen Anlagen. Er hört auf den Namen ‚MAFRO‘ und wird am Institut für Technologie und Management im Baubetrieb (TMB) am KIT in Karlsruhe entwickelt. (Bild: Markus Breig/KIT)

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Um die autonom arbeitenden Maschinen und Roboter aus der Ferne zu steuern, werden am KIT Visualisierung und –Teleoperationstechniken entwickelt, die auf Augmented- und Virtual-Reality-Methoden basieren. (Bild: KIT)

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Zu den autonomen Maschinen für Dekontaminationsaufgaben zählt auch dieser funkferngesteuerte Hydraulikbagger. Er wurde von der ‚Kerntechnischen Hilfsdienst GmbH‘ (KHG) modifiziert und zum Einsatz in der Kerntechnik mit vielfältigen schweren Werkzeugen ausgestattet. (Bild: KHG)

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Dekontaminationsanlagen gibt es in jeder kerntechnischen Anlage. Sie müssen jedoch in der Regel von Menschen bedient werden. Im Bild zu sehen ein direkter Blick in die Dekontaminationsanlage in einem Kernkraftwerk. (Bild: KAH)

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Auch autonome arbeitende Maschinen – wie sie im Projekt Robdekon entwickelt werden - sollen mit Menschen kommunizieren können beziehungsweise von Menschen gesteuert werden. Dazu eignet sich ein solcher Leitstand zur Teleoperation. (Bild: Götting KG)

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In Kernkraftwerken oder chemisch verseuchten Gegenden muss mit Schadstoffen hantiert werden. In Zukunft könnte dieser mobile Roboter dank seinem Arm Gefahrstoffe selbstständig aus solchen Bereichen herausholen. (Bild: FZI)

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Am Forschungszentrum Informatik (FZI) in Karlsruhe wird auch diese intelligente, robotische Sortieranlage für kontaminierte Abfälle entwickelt. (Bild: FZI)

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Gefahrstoffe können aber auch in großen Fässern lagern. In diesem Fall sind sie zu schwer, um von einem mobilen Roboter transportiert zu werden. Das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) entwickelt daher den autonomen Bagger BoB, der locker ein ganzes Fass Greifen kann. (Bild: Fraunhofer IOSB)

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Wie ein autonomer Bagger seine Umgebung wahrnimmt, zeigt dieses Bild. Der Bagger kann nicht nur Gefahrstoffe bergen, sondern auch kontaminierte Bodenschichten beispielsweise in einer Deponie abtragen. (Bild: Fraunhofer IOSB)

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Das DFKI forscht auch am Thema Telepräsenz, um mit autonomen Robotern in der Ferne interagieren zu können. Auf dem Bild zu sehen ist ein Beispiel für eine Telepräsenz mittels Exoskelett aus dem DFKI-Leitstand mit Visualisierung einer, von Robotern generierten, Umgebungskarte. (Bild: DFKI, Florian Cordes)

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Auch dieser Schreitbagger wird am DFKI in Bremen entwickelt und operiert dort auf dem Außengelände des sogenannten Robotics Innovation Centers. Im Projekt Robdekon wird der Bagger so automatisiert, dass die Fortbewegung und Manipulation aus der Ferne sowie autonom erfolgen kann. (Bild: DFKI, Felix Bernhard)

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Unterschiede zu herkömmlichen Robotern

Die Roboter, die in gefährlichen Umgebungen eingesetzt werden, unterscheiden sich in mehreren Aspekten von herkömmlichen Robotern:

Robustheit : Diese Roboter sind oft für extreme Bedingungen konzipiert, wie hohe Temperaturen, Strahlung oder chemische Kontamination. Sie müssen widerstandsfähig und langlebig sein.
Autonomie : Viele dieser Roboter arbeiten autonom oder halbautonom, da sie häufig in Umgebungen operieren, in denen die menschliche Steuerung schwierig oder unmöglich ist.
Spezialisierte Sensorik : Sie sind mit fortschrittlichen Sensoren ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, ihre Umgebung zu analysieren und Entscheidungen zu treffen, ohne auf menschliches Eingreifen angewiesen zu sein.
Fernsteuerung : In vielen Fällen werden diese Roboter von Menschen aus sicherer Entfernung gesteuert, was zusätzliche Sicherheit für die Bediener bietet.

Automatisierungsquote: Wo arbeiten die meisten Roboter?

Global betrachtet arbeiten im Schnitt 74 Roboter pro 10.000 Mitarbeiter in der Fertigungsindustrie. Das gab die International Federation of Robotics (IFR) in der jüngsten Statistik bekannt. Klicken Sie sich durch und sehen Sie, wie die Roboterdichte laut IFR weltweit verteilt ist.

Warum Menschen dort nicht arbeiten können

Es gibt zahlreiche Gründe, warum Menschen in bestimmten Umgebungen nicht arbeiten können: So gibt es Gesundheitsrisiken in Bereichen mit hohen Strahlungswerten, giftigen Chemikalien oder extremen Temperaturen besteht ein erhebliches Gesundheitsrisiko. Auch physische Gefahren drohen, denn in industriellen Umgebungen können schwere Maschinen oder gefährliche Materialien eine unmittelbare Bedrohung für die Sicherheit von Arbeitern darstellen.

Zudem ist die Zugänglichkeit einiger Umgebungen, wie der Meeresboden oder das Innere von Vulkanen, für Menschen nicht gegeben oder extrem gefährlich. Lange Expositionszeiten stellen ebenfalls ein Problem dar: In Situationen wie der Brandbekämpfung oder der Katastrophenhilfe kann die Exposition gegenüber gefährlichen Bedingungen für Menschen nicht tragbar sein.