Teilautonome Baumaschinen: Mit Robotern gegen den Fachkräftemangel

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Er ist ausdauernd, präzise und schon seit Jahrzehnten fester Bestandteil des Science-Fiction-Films: der Roboter. Während die intelligenten Blechkästen bisher eher in der Industrie zum Einsatz gekommen sind, bietet der Fortschritt teilautonomer Baumaschinen auch zahlreiche Chancen für kleinere Betriebe. So werden die technischen Innovationen in den kommenden Jahren vermutlich eine wichtige Rolle zur Abfederung des Fachkräftemangels spielen. Welche Anwendungen der futuristischen Technologie schon einsetzbar sind, hat Bauhof-online.de herausgefunden.

Lesedauer: min | Bildquelle: Tim Knott

Von: Tim Knott

„Ein autonomer Roboter funktioniert ähnlich wie eine Waschmaschine. Du wählst eine Aufgabe aus, drückst Start und dann hast du Zeit, um dich um andere Sachen zu kümmern“, berichtet Gaurav Kikani von Built Robotics gut gelaunt, während er auf den Stand des US-amerikanischen Unternehmens im Freigelände der bauma deutet. Die Weltleitmesse für Baumaschinen hat erneut zahlreiche Hersteller der Branche nach München gelockt. Neben der CO₂-Neutralität liegt ein Fokus der Veranstaltung auf der Automatisierung, und hier kommen Kikani und seine Kollegen ins Spiel.

Denn auf beiden Seiten des Atlantiks verursacht der Fachkräftemangel Verzögerungen und Schwierigkeiten bei der Umsetzung von Bauprojekten. Was tun also, wenn die menschlichen Arbeitskräfte nicht mehr ausreichen? Dann müssen eben Roboter her – oder genauer formuliert: autonome Baumaschinen. Ähnlich wie Exoskelette haben diese den Sprung aus Science-Fiction-Filmen in die Wirklichkeit geschafft und das weltweit. Obwohl die Technik ihren Höhepunkt noch nicht erreicht hat, erforschen derzeit zahlreiche Hersteller die entsprechenden Chancen sowie Möglichkeiten und es ist abzusehen, dass die Autonomie in den kommenden Jahren eine wichtige Rolle bei der Automatisierung der Wirtschaft spielen wird. Doch was heißt autonom in diesem Fall überhaupt?

Autonome Maschinen – selbständig und unabhängig

Autonome Maschinen verfügen – im Gegensatz zu einem Fertigungsroboter am Fließband – über eine künstliche Intelligenz (KI), die sie befähigt, selbstständig und ohne menschliche Steuerung in verschiedenen Umgebungen Aufgaben auszuführen. Unterschieden wird diese Autonomie in Stufen, von Level null bis fünf. Das untere Ende der Skala steht für Fahrzeuge und Maschinen, bei denen der Anwender 100 Prozent der Steuerung selbst übernimmt. Level fünf bezeichnet dagegen die voll-autonome Maschine, die unter jeder Bedingung selbstständig ihre Aufgaben verrichtet und auf Störungen dieser Arbeit durch Passanten, Fahrzeuge und Ähnliches reagieren kann. Aktuell ist diese Stufe der Technik noch nicht erreicht. Zwar werden zurzeit einige vollautonome Fahrzeuge getestet – von der Serienreife sind diese allerdings noch weit entfernt. Doch auch das Spektrum zwischen Level null und fünf bietet zahlreiche Automatisierungs-Optionen. Experten sprechen hier von teilautonomen Maschinen, also Gerätschaften, die in hohem Maße automatisiert arbeiten, aber dennoch auf den Input von Menschen angewiesen sind.

Teilautonome Baumaschinen: Built Robotics und das Exo-System

Eine davon findet sich bei den Amerikanern von Built Robotics, die eine Methode entwickelt haben, um jeden Bagger zu einer ferngesteuerten und teilautonomen Maschine umzurüsten. Dies erfolgt über das sogenannte Exo-System, mit dem der Bagger neben einer Fernsteuerungs-Einheit auch mit zusätzlichen Sensoren und Kameras ausgestattet wird, um einen 360-Grad-Rundumblick zu gewährleisten. Nach der Installation des Systems lassen sich der neugeschaffenen teilautonomen Baumaschine eigene Aufgaben zuteilen, wie Kikani berichtet: „Man gibt im entsprechenden Programm einem Bagger die Aufgabe, zum Beispiel einen Graben von A nach B zu graben. Dann definiert man noch die Breite sowie Tiefe und gibt den Go-Befehl.“ Im Anschluss scannt der Roboter die Umgebung und beginnt mit der Arbeit. Aufgrund des Sensoren-Einsatzes erkennt er selbstständig, wenn sich ein Mensch oder Objekt nähert und stellt sofort die Arbeit ein, um Unfälle zu vermeiden. Zur Reaktivierung ist dann erneut ein Befehl nötig.

Klingt erstmal nicht nach einer unbarmherzigen Herrschaft der Maschinen. Denn im Gegensatz zu den Befürchtungen einiger Weltuntergangs-Propheten ist es nicht der Fall, dass Menschen durch den Einsatz teilautonomer Baumaschinen komplett überflüssig werden, wie Kikani ausführt: „Roboter haben immer noch Ungenauigkeiten und machen Fehler, deswegen brauchen wir Menschen, die sich mit ihnen auskennen und die das Gerät im Notfall manuell übernehmen können. Es wird in Zukunft viele Gelegenheiten geben, um an der Seite von Robotern zu arbeiten.“ In den Staaten hat sich zu diesem Zweck schon ein eigener Beruf ausgebildet – der sogenannte Robotic Equipment Operator.

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Trombia Free: die teilautonome Kehrmaschine

Neben autonomem Baggern lässt sich auch der Kehrvorgang automatisieren, wie Trombia Technologies Oy verspricht. Mit Trombia Free haben die Techniker des finnischen Unternehmens laut eigenen Angaben die erste teilautonome und elektrische Kehrmaschine konstruiert. Die Navigation des futuristisch aussehenden Geräts erfolgt über LIDAR sowie GPS und ermöglicht Einsätze sowohl im Innen- als auch im Außenbereich. So kann der Sweeper selbstständig Flächen säubern, sobald die eingebauten Sensoren jedoch ein unerwartetes Hindernis wie ein Fahrzeug oder einen Passanten registrieren, hält die Maschine an. Ähnlich wie beim Bagger-Roboter bedarf es nun eines Operators, um den eingespeicherten Kurs wieder zu aktivieren. Dieser überwacht die Bewegungen von einer Zentrale aus und kann ebenfalls die Kontrolle über die teilautonome Kehrmaschine übernehmen, sollte die KI bestimmte, komplizierte Teile der Strecke nicht befahren können. Theoretisch lassen sich über die Zentrale auch mehrere Trombia Free-Modelle gleichzeitig von einer Fachkraft überwachen und bedienen. Aufgrund der Stopp-Automatik bei plötzlich auftretenden Hindernissen eignet sich der Sweeper jedoch eher für geschlossene, wenig frequentierte Bereiche wie Minen, Häfen oder eben auch großflächige Grundstücke, die in den Verantwortungsbereich von Kommunen fallen.

Für alles, was über diese Eignung hinausgeht – wie zum Beispiel eine Reinigungsfahrt im städtischen Straßenverkehr – kann Trombia-CEO Antti Nikkanen nur von einem Einsatz abraten. Zwar habe er Vertrauen in seine KI, aber „die wirkliche Herausforderung in diesen Szenarien stellen die Menschen dar“. Maschinen sind zwar sehr gut darin, definierten Pfaden zu folgen und sich an Regeln zu halten, Menschen aber nicht. Auf diese Unberechenbarkeit können die Geräte noch nicht ausreichend reagieren, weswegen sich die Arbeitserleichterung zunächst noch auf bestimmte Bereiche beschränkt.

MDB und Karten-App – teilautonom mulchen

Einer dieser Bereiche ist die freie Natur, wo die Anzahl an Passanten und Fahrzeugen, die eine teilautonome Baumaschine behindern könnten, eher begrenzt ist. Zu einem ähnlichen Schluss scheint auch das italienische Unternehmen MDB gekommen zu sein, das Funkraupen mit teilautonomer Technik herstellt. Besonders für Betriebe, die Flächen mehrmals im Jahr abmähen müssen, ist dies eine Erleichterung, wie Marketing-Chef Paul Pontecorvo berichtet: „Ist eine Aufgabe erst einmal in die Funkraupe einprogrammiert, kann sie beliebig oft wiederholt werden. Da die Maschine über GPS kontrolliert wird, ist die Ausführung jedes Mal auch auf zwei cm genau.“ Dies lässt sich entweder über die Maps-Applikation auf einem Endgerät oder durch einfaches Ablaufen der zu mähenden Fläche festlegen.

Eine Vereinfachung in jedem Fall, allerdings wollen die Italiener hier noch nachrüsten. So verfügt die Maschine noch nicht über Radar- oder LIDAR-Systeme sowie die entsprechenden Sensoren, auf die die Hersteller anderer teilautonomer Konzepte setzen. Zwar kann die Maschine selbstständig arbeiten, jedoch ist immer die Aufmerksamkeit eines Menschen nötig, um sie via Fernsteuerung schnell zu stoppen, wenn spontane Hindernisse wie Passanten, Tiere oder Fahrzeuge in ihre Route gelangen. Diese Szenarien sind in der Natur zwar eher unwahrscheinlicher, allerdings bietet die neue Modifikation einem Bediener die Möglichkeit, in Zukunft mehrere teilautonome Funkraupen einzusetzen.

Vollautonomie: das Problem mit den zwei Prozent

Gerade für kleinere Betriebe wirken diese Vorteile der teilautonomen Baumaschinen wie eine gute Antwort auf Fachkräftemangel und Auftragsüberhang. Eine Frage ist jedoch nach wie vor offen: Wie sieht es mit der Vollautonomie aus? Können Anwender bald ihre Aufgaben wahrnehmen, ohne selbst anwesend zu sein und stattdessen eine Maschine zum Arbeitsort schicken? Hier stoßen die Entwickler noch an Grenzen: „Technisch gesehen ist es relativ einfach, eine 98-prozentige Autonomie zu erreichen“, berichtet Nikkanen. „Das Problem sind die letzten zwei Prozent, besonders bei Anwendungen, die mit dem Straßenverkehr in Kontakt kommen. Solange die Maschine nicht auf alle möglichen Situationen reagieren kann, können wir sie nicht einsetzen.“ Auch Kikani pflichtet bei: „Die urbane Umgebung verändert sich beständig. Menschen können diese Veränderungen beobachten und schnell auf sie reagieren. Bei Computern ist diese Fähigkeit noch nicht so ausgeprägt.“

Doch ebenso wichtig wie der technische Fortschritt ist die juristische Einordnung, berichtet Pontecorvo. „Da unterschiedliche Länder unterschiedliche Gesetze bezüglich autonomer Maschinen haben, werden Juristen noch jede Menge erreichen müssen, bis vollautonome Gerätschaften weltweit eingesetzt werden können.“

Fazit: Der Traum vom vollautonomen Roboter lässt noch auf sich warten. Aber bis dieser Realität wird, bietet die Teilautonomie einige spannende Antworten auf die Herausforderungen des Arbeitsmarktes. Jetzt bleibt nur noch abzuwarten, wie die Anwender die teilautonomen Innovationen aufnehmen. Immerhin bedarf es auch einer Nachfrage des Marktes, um neue Technik einzuführen. Aber wenn der Fachkräftemangel so weitergeht wie bisher, sollte diese das geringste Problem der Hersteller sein.

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