Feuertaufe des Forschungsdemonstrators «ARMANO»
In den eingestürzten Anlageteilen des ehemaligen Munitionslagers Mitholz und im Schuttkegel davor liegen noch immer rund 3500 Bruttotonnen Munitionsrückstände. armasuisse Wissenschaft und Technologie untersucht, wie robotische Werkzeuge bei einer Räumung unterstützen können.
10.08.2020 | armasuisse Wissenschaft und Technologie, Schweizer Drohnen- und Robotik-Zentrum

Das Schweizer Drohnen- und Robotik-Zentrum des VBS (SDRZ VBS) von armasuisse Wissenschaft und Technologie (W+T) besitzt verschiedene Forschungsdemonstratoren. Einer davon, ein unbemannter Schreitbagger, wurde nun erstmals in Mitholz eingesetzt. Das Ziel des Einsatzes war das ferngesteuerte Ausheben eines Grabens in munitionsverseuchter Umgebung.
Der Forschungsdemonstrator «ARMANO»
Entwickelt wurde «ARMANO» (Articulated Robotic Manipulator for Numerous Operations) an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETHZ) in Zusammenarbeit mit weiteren Partnern. Der Demonstrator besteht aus zwei Systemen: einer Teleoperationsstation inklusive Cockpit und einem Schreitbagger. Dieser ist in seiner kommerziellen Version mit vier Rädern und hydrostatischem Allradantrieb ausgestattet. Dadurch erreicht er eine Geländegängigkeit, welche jene von herkömmlichen Rad- oder Raupenfahrzeugen übertrifft. Dieser Schreitbagger kann inzwischen dank Forschungsinvestitionen von armasuisse W+T unbemannt bedient werden und dürfte sich somit für Einsätze in Umgebungen mit grossem Gefahrenpotential für den Menschen eignen. Im Gegensatz zu her-kömmlichen Maschinen verfügt der Forschungsdemonstrator «ARMANO» über folgende besondere Eigenschaften:
- Automatisierter Unterwagen
Zur Automatisierung des Unterwagens wurden neue hydraulische Abstützzylinder und die dazugehörigen Komponenten entwickelt. Aufbauend auf Erkenntnissen der Laufrobotik implementierte die ETHZ eine Software, womit der Demonstrator seine Beine automatisch und optimal am Boden aufliegen lassen kann. Diese Automatisierung vereinfacht die Bedienung und erhöht zudem die Stabilität der Maschine im Gelände.
- Teleoperationsstation mit Cockpit
Forschende der ETHZ haben ein Cockpit realisiert, welches sich in einer Teleoperationsstation befindet. Das schwenkbare Cockpit erlaubt Baumaschinenführern eine intuitive Fernsteuerung des physisch entfernten, unbemannten Forschungsdemonstrators, auch über grössere Distanzen und ohne direkten Sichtkontakt. Der mit mehreren Kameras ausgestattete Demonstrator sendet aus seiner Umgebung erstellte Live-Bilder direkt an das Cockpit. Diese Aufnahmen werden auf total vier Bildschirmen dargestellt.
Die Automatisierung vereinfacht die Bedienung und erhöht zudem die Stabilität der Maschine im Gelände
- Drahtlose Kommunikation
Der Demonstrator kann über das zivile Mobilfunknetz oder über eine WLAN-Verbindung ferngesteuert und überwacht werden. Zusätzlich wurde ein militärisches Funksystem zur Fernsteuerung erfolgreich getestet.
- Fernbedienung
«ARMANO» lässt sich sowohl mit Hilfe von Kraftrückkopplungsgeräten als auch mit Kontrollern von Spielkonsolen steuern. Dies ermöglicht eine intuitivere Fernbedienung.
- Sensoren
«ARMANO» wurde zur Fernbedienung und Automatisierung mit weiteren Sensoren ausgestattet, beispielsweise mit Kameras, GPS-Empfängern, inertialen Messeinheiten oder 3D-Laser-Distanzsensoren.
Weltweit existieren zwei solche Demonstratoren: Einer bei der ETH Zürich zur Forschung sowie einer beim SDRZ VBS für anwendungsnahe Untersuchungen. Zusammen mit dem Kommando Kampfmittelbeseitigung und Minenräumung (Kdo KAMIR) des Lehrverbands Genie/Rettung/ABC (LVb G/Rttg/ABC) und Explosivstoffexperten von armasuisse Wissenschaft und Technologie fand im Januar 2020 der erste «scharfe» Einsatz statt.
Einführung in die Fernsteuerung des unbemannten Schreitbaggers «ARMANO» in Mitholz
Der Einsatz in Mitholz
In den eingestürzten Anlageteilen des ehemaligen Munitionslagers Mitholz und im Schuttkegel davor liegen noch immer rund 3500 Bruttotonnen Munitionsrückstände. Im Rahmen eines Auftrages zum Aushub eines 95m langen Grabens im Aussenbereich der Anlage konnte «ARMANO» Anfang Januar 2020 das erste Mal eingesetzt werden. Es ging darum, die Grabarbeiten in munitionsverseuchter Umgebung ferngesteuert durchzuführen, um damit Baumaschinenführer ausserhalb der Gefahrenzone arbeiten zu lassen.
Bedient wurde der Demonstrator von lokalen Arbeitskräften. Die dazugehörige Teleoperationsstation mit dem schwenkbaren Cockpit war in sicherer Entfernung zum Graben stationiert. Während den ganzen Baggerarbeiten bestand kein direkter Sichtkontakt zwischen Baumaschinenführer und «ARMANO». Das Multikamerasystem des Demonstrators übertrug Umgebungsbilder mittels drahtloser Kommunikation zur Teleoperationsstation. Damit konnte der Maschinenführer im Cockpit jederzeit das Gebiet um den Schreitbagger überblicken und den Graben Stück für Stück ferngesteuert ausheben. Nach rund zwei Tagen war der Ersteinsatz des Demonstrators erfolgreich abgeschlossen, wobei verschiedene explosivstoffhaltige Munitionsüberreste, Munition ohne Explosivstoffe sowie Eisenschrott freigelegt wurden.
Wie weiter
Der Einsatz in Mitholz zeigte das grosse Potential des ferngesteuerten Demonstrators «ARMANO» im risikobehafteten Gelände auf. Zudem wurden Erkenntnisse für eine Verbesserung der Fernsteuerung gewonnen, vor allem bezüglich Ergonomie des Cockpits, Umgebungswahrnehmung und Kommunikationsinfrastruktur. Im Vordergrund der Weiterentwicklung stehen nun die Optimierung der konventionellen Fernbedienung sowie die Erweiterung mit neuartigen Mensch-Maschine-Schnittstellen, beispielsweise durch Elemente der virtuellen Realität. Zudem wird in Forschungskooperationen untersucht, wie der Demonstrator Aufgaben stärker automatisiert lösen kann, wie etwa das automatische Errichten von Schutzwällen. In welchen Szenarien «ARMANO» zukünftig im Einsatz stehen wird, wird sich zeigen – Potenzial und Möglichkeiten sind vorhanden.
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Eigenschaften Forschungsdemonstrator ARMANO
PDF, 1 Seiten, 150 KB, Deutsch
Schweizer Drohnen- und Robotik-Zentrum SDRZ
Das Schweizer Drohnen- und Robotik-Zentrum des VBS (SDRZ VBS) wurde 2017 ins Leben gerufen und gehört organisatorisch zu armasuisse Wissenschaft und Technologie. Das SDRZ VBS unterstützt sowohl die Schweizer Armee als auch Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben in der Beurteilung von Chancen und Risiken von unbemannten Systemen respektive der Robotik.
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