Wenn der Kumpel ein Roboter ist: "Julius" in der vernetzten Zeche

Die TU Bergakademie schreitet voran beim unbemannten Bergbau. In Zukunft sollen Roboter Daten aus gefährlichen Regionen unter Tage mitbringen. Doch wie lehrt man sie das?

Freiberg.

"Julius" tastet sich voran. Drei Finger umschließen die Röhre, sein Arm bewegt sich, und platsch steht die Röhre mitten in der Pfütze. Franziska Wolf, Mitarbeiterin der TU Bergakademie, ist zufrieden. Wenn "Julius" in der Reichen Zeche unterwegs ist, sind die Forscher vom Projekt "Aridua" (Autonome Roboter und Internet der Dinge in untertägigen Anlagen) immer dicht bei ihm. Als wäre er ein Kind, das man nicht aus den Augen lassen kann. Kinder lieben Pfützen - aber im Fall von "Julius" war das große Platsch geplant.

Denn die Röhre ist eine Wassermessstation. Und der Bergbauroboter soll lernen, Proben zu nehmen. Lernen, das heißt, die Forscher programmieren ihn und lassen ihn im Forschungs- und Lehrbergwerk Reiche Zeche sozusagen frei. Bernhard Jung, Professor für Virtuelle Realität und Multimedia: "Wir probieren regelmäßig über Tage Dinge aus, um dann festzustellen, dass sie unter Tage nicht funktionieren." Doch insgesamt ist er zufrieden damit, wie das Forschungsprojekt läuft. Das Ziel: mobile Roboter mit dem "Internet der Dinge" verknüpfen. Das Schlagwort bedeutet, dass Maschinen innerhalb eines Netzwerks miteinander interagieren sollen.

Was die Wissenschaftler bereits erreicht haben: Roboter "Julius" und auch sein kleiner Bruder "Alexander" mit seinem Stereokamera-System können sich unter Tage schon recht gut orientieren. Das ist gar nicht so einfach, denn dort funktioniert das satellitenbasierte GPS nicht. Deshalb haben die Forscher zunächst Laserscanner an "Alexander" befestigt. Sie zeigen ihm, wo ein Hindernis ist. Doch der Boden ist matschig, mittendrin liegen Schienen, und jede Unebenheit verschiebt die Scan-Ebene.

Langfristig soll sich der Roboter an 3-D-Aufnahmen orientieren, die er selbst produziert. "Julius" kann mit seinem Greifarm noch mehr: Er lernt gerade, W-Lan-Stationen zu verteilen, damit sich die Roboter an diesen Signalen orientieren können. Gleichzeitig erstellt er eine Karte vom Bergwerk, damit er die Boxen später wiederfindet. Um die genaue Position zu ermitteln, nutzt er seine Kamera und eine Markierung auf der Box. Über solche W-Lan-Stationen könnte man auch Daten, etwa Bilder oder Videos, von Untertage übertragen. Der Roboter kann aber auch Boxen verteilen, die bestimmte Sensoren enthalten, erklärt Bernhard Jung: "So lassen sich Gaskonzentration, Sauerstoffgehalt, Kohlenmonoxidgehalt, Temperatur, Luftfeuchte oder Luftdruck ermitteln." Das könnte eines Tages etwa bei einer Havarie in einem Bergwerk helfen: Ein Roboter würde gefährliche Regionen auskundschaften.

Helmut Mischo, TU-Professor und wissenschaftlicher Direktor der Reichen Zeche, geht einen Schritt weiter: "Unsere Vision ist, dass sich die intelligenten Maschinen irgendwann selbst ihr Ziel und den Weg dorthin suchen, indem sie zum Beispiel Erzgänge unter Tage erkennen und selbstständig abbauen."

Unter Europas Erde liegen nach EU-Angaben noch Rohstoffe im Wert von etwa 100 Milliarden Euro. Das Problem: Die Lagerstätten sind oft klein und tief gelegen, der Abbau lohnt sich mit herkömmlicher Technik nicht. Mit Robotern könnte man die Rohstoffe günstiger fördern als mit Menschen. Nicht nur, weil Löhne und Sozialkosten wegfallen. Man spart auch die Bewetterung, also die Frischluftversorgung. Außerdem brauchen Roboter keine Pausen. Vor allem aber müssten keine Menschen mehr in gefährlichen Gruben tief unter der Erde arbeiten.


Roboter auch für Tunnelbau

Das interdisziplinäre Forschungsprojekt Aridua läuft über drei Jahre bis Juni 2020. Beteiligt sind Nachwuchsforscher der Institute für Bergbau und Spezialtiefbau, Informatik, Markscheidewesen und Geodäsie, Elektronik- und Sensormaterialen sowie Automatisierungstechnik der TU Bergakademie Freiberg. Der Europäische Sozialfonds (ESF) finanziert das Projekt mit rund 1,3Millionen Euro. Roboter könnten nicht nur im Bergbau angewendet werden, sondern auch im Tunnelbau, bei Sprengungen oder bei Naturkatastrophen wie Vulkanausbrüchen - dort, wo es für Menschen zu gefährlich ist. (eva)

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