Wie werden aus ferngesteuerten Drohnen echte Elemente der Qualitätssicherung?

Vom Werkzeug zum autonom Prüfenden: Welches Potenzial bieten Drohnen für die Qualitätssicherung am Fraunhofer IFAM?

Über- und Unterwasserrobotik im Einsatz.
© Fraunhofer IFAM und AUV Dagon/DFKI GmbH
Über- und Unterwasserrobotik im Einsatz.
Zunächst sollen Drohne und Mini-U-Boot Inspektionen durchführen.
© AUV Dagon/DFKI GmbH
Zunächst sollen Drohne und Mini-U-Boot Inspektionen durchführen.

Solange die mobilen Roboter manuell gesteuert werden und wie bereits heute zu optischen Inspektionszwecken eingesetzt werden, sind sie im Wesentlichen das Werkzeug bzw. der »verlängerte Arm« des Prüfenden. Ziel ist es jedoch, die Fluggeräte oder auch Unterwasserfahrzeuge zu autonomen Elementen der Qualitätssicherung weiterzuentwickeln. Doch was sind die Herausforderungen bei der Entwicklung einer Drohne zu Zwecken der Qualitätssicherung?

Neben technischen Voraussetzungen der unbemannten Luftfahrtsysteme stellt dabei auch die Entwicklung von Schnittstellen zur vollautomatisierten Datenerfassung eine wichtige Herausforderung dar: Innerhalb dieser »Datenpools« bzw. der »Cloud« kann die Schadenshistorie genutzt werden, um die Daten beispielsweise durch Ansätze des Machine Learning mit Expertenwissen zu verknüpfen und damit wiederum eine selbstständige Schadensanalyse zu realisieren. Aber auch für technische Verfahren zur Messung oder Reparatur existiert bei Drohnen noch Entwicklungsbedarf. Den meisten heutigen Anwendungen gemein ist, dass diese »nicht-berührend« stattfinden. Ein Andocken der Drohne am Prüfkörper, wie etwa dem Rotorblatt einer Windenergieanlage, und die Durchführung einer Messung oder gar Reparatur, ist heute nur in seltenen Einzelfällen möglich.

Die Drohne der Zukunft: Visionen für die Technologie am Fraunhofer IFAM

In der Arbeitsgruppe für Qualitätssicherung am Fraunhofer IFAM kommen beim Thema UAS im Wesentlichen zwei Aspekte zum Tragen: Durch den Einsatz der »mobilen Robotik« lassen sich Inspektionen, Messungen und Reparaturen nicht nur effizient an bis dato kaum erreichbaren Orten durchführen, sondern auf lange Sicht vor allem auch autonom. Der Messtechniker wird damit bei der Datenerfassung sowie weiteren Schritten ideal unterstützt. Der zweite Aspekt ist die Planung des Aufbaus eines deutschen Testzentrums für maritime Technologien (DTMT) im Rahmen der Erweiterung des maritimen Geschäftsfeldes am Fraunhofer IFAM. Ziel hierbei ist es, eine Testumgebung für Über- und Unterwasserrobotik in der Nordsee unter realen Offshore-Bedingungen für Forschungsprojekte, Ausbildung und Training bereitzustellen. Das Zentrum soll nicht nur für Industriekunden und Forschungsinstitute offen sein, sondern darüber hinaus am Standort eine Austauschkultur schaffen und so ein Entwicklungszentrum für die Anwendung mobiler Robotik im Offshore-Bereich werden. Letztlich geht es auch hier wieder darum, vorhandenes Know-how durch neue Technologien zu ergänzen und damit entsprechendes Neuland zu betreten. Das DTMT wird mit den Partnern Alfred-Wegener-Institut (AWI), dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) und der Jacobs University Bremen aufgebaut.

Die Entwicklung der Drohnentechnologie ist dabei längst nicht abgeschlossen und in Zukunft sind Ansätze weit über das beschriebene hinaus möglich. Auch Schwarmintelligenz und Bionik können dabei eine Rolle spielen, wenn beispielsweise viele kleine Drohnen große Aufgaben übernehmen. Erste Forschungsansätze gibt es dazu bereits. Wie z.B. das Projekt »Brains on Board«, bei dem Robotik-Ingenieure, Neurowissenschaftler und Biologen Bienen zum Vorbild nehmen, um Drohnen in Zukunft noch energieeffizienter und autonomer zu machen.

Blog

Mobile Robotik in der Qualitätssicherung

Zum ersten Teil unseres Blogs zu mobiler Robotik in der Qualitätssicherung geht es hier.