Entwerfen Sie Drohnen, die in der Lage sind, in 3D zu bauen und im Team wie Bienen zu arbeiten.
26.09.2022 Bienen wissen, wie sie ihre Arbeit zu tun haben, ohne dass man es ihnen sagt. Sie teilen sich auf, um sich um die Larven zu kümmern, den Bienenstock sauber zu halten und Pollen zu sammeln, um Honig herzustellen – und das alles mit einem hohen Maß an Raffinesse. Die Natur lehrt uns, dass eine kollektive, skalierbare, robuste und anpassungsfähige Konstruktion möglich ist. Und die Robotik lernt jetzt, sich ähnliche Eigenschaften zunutze zu machen. In einer am Mittwoch in Nature veröffentlichten Studie wird eine Flotte von Drohnen vorgestellt, die sich wie Bienen organisieren, um Bau- und Reparaturarbeiten an schwer zugänglichen oder gefährlichen Orten durchzuführen. Das Team von Forschern verschiedener Disziplinen unter der Leitung von Mirko Kovac, Direktor des Aerial Robotics Laboratory am Imperial College London, hat eine Technologie, die bereits von statischen Robotern angewandt wird, auf die Spitze getrieben: den Bau von Häusern und die Reparatur von hohen Gebäuden. Sie sind eine Weiterentwicklung der 3D-Drucker, die zumindest in Laborversuchen das Fliegen gelernt haben.
Der Maschinenpark ist in zwei Teams aufgeteilt: Eines besteht aus „Bau-Drohnen“ (BuilDrones), die wie 3D-Drucker arbeiten und Material präzise auftragen. Das andere besteht aus „Scanning-Drohnen“ (ScanDrones), die die Arbeit überwachen und Hinweise darauf geben, was in einem bestimmten Moment getan werden muss. Auf diese Weise arbeiten sie kollaborativ und passen ihre Techniken im Laufe der Zeit an. Die Koordination wird von der künstlichen Intelligenz übernommen. Die Drohnen sind während des Fluges völlig autonom und werden von einem menschlichen Kontrolleur überwacht, der den Fortschritt kontrolliert und bei Bedarf eingreift, wobei er sich auf die von der Flotte selbst gelieferten Informationen stützt. Zur Erprobung des Konzepts bauten die Drohnen eine zwei Meter hohe Struktur mit einem Schaumstoff auf Polyurethanbasis und eine 18 Zentimeter hohe Struktur mit einer speziell für das Experiment entwickelten Zementart. Während des Baus bewerteten die Fahrzeuge die gedruckte Geometrie in Echtzeit und passten ihr Verhalten an, um sicherzustellen, dass sie die Projektvorgaben erfüllten, im Falle der Betonstruktur mit einer Genauigkeit von fünf Millimetern. Kovac, einer der weltweit führenden Experten auf dem Gebiet der Drohnenentwicklung, sieht eine wesentliche Neuerung dieser Forschung darin, dass sie einen multidisziplinären Ansatz verfolgt, indem sie physikalische künstliche Intelligenz anwendet: die Praxis der Schaffung physischer Systeme, die in der Lage sind, Aufgaben zu erfüllen, die normalerweise von intelligenten Organismen ausgeführt werden. „Es geht um die Integration von Materialien, Robotern, Steuerungen und Architektur“, sagt er. Vom Labor auf die Baustelle Die Studie wurde im Labor durchgeführt, aber in nicht allzu ferner Zukunft könnte diese Art von Technologie dazu beitragen, die Kosten zu senken und vor allem die Risiken bei Bauarbeiten zu verringern. „Wir haben nicht vor, damit alle Bauarbeiter zu ersetzen, aber wenn wir einen kleinen Prozentsatz der Branche erreichen, wäre das ein grosser Durchbruch“, betont der Experte, der auch Leiter des Zentrums für Robotertechnologie und Materialien an der Empa in der Schweiz ist. Sein Team führt derzeit Experimente mit Unternehmen des Reparatursektors in Großbritannien durch. Von Tieren inspirierte UAVs sind nicht neu. Aníbal Ollero, der in Spanien als Vater der Drohnen bekannt ist, hat einen von Vögeln inspirierten Flugzeugtyp entwickelt, der die Zahl der Arbeitsunfälle von Bedienern, die risikoreiche Inspektionsarbeiten durchführen, verringern kann. Der Sevillaner, der wissenschaftlicher Berater am Zentrum für Luft- und Raumfahrttechnologien (CATEC) ist, erklärt, dass Flugzeuge, die in der Lage sind, an unzugänglichen Stellen zu montieren, die Korrosion von Rohren zu messen, Brücken oder Tunnel zu berühren, um zu sehen, ob es Risse gibt, bereits Realität sind. „Wir haben bereits Prototypen, die das können“, sagt der Professor von der Universität Sevilla. Laut Ollero ist die Technologie, die Drohnen benötigen, um Menschen in diesen risikoreichen Situationen oder sogar Taxis und Essenslieferanten zu ersetzen, bereits entwickelt; es müssen nur noch Vorschriften erlassen werden, die dies ermöglichen. Zu diesem Zweck wurde in Sevilla das Innovationszentrum für Drohnen (Unmanned Aerial Vehicles – UAVs) und urbane Mobilität aus der Luft gegründet, das alle Aspekte des Einsatzes von Drohnen am Himmel über der Stadt integrieren soll. Dabei geht es darum, die Fahrzeuge sicherer zu machen, den Luftverkehr und die städtische Infrastruktur zu integrieren. Nicht zuletzt geht es um die soziale Akzeptanz. „Sie müssen leise sein und die Privatsphäre respektieren. Die Technologien sind in der Entwicklung unterschiedlich weit fortgeschritten. In einigen Fällen sind sie bereits ausgereift. Aber natürlich muss im Luftfahrtsektor die Sicherheit unter allen Gesichtspunkten berücksichtigt werden, bevor ihr Einsatz verallgemeinert werden kann“, so Ollero abschließend. Von El País.
