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armasuisse übergibt roboterisierte Baumaschine Armeno an die Schweizer Armee

Am 16. Dezember 2021 überreichte armasuisse Wissenschaft und Technologie (W+T) dem Lehrverband Genie/Rettung/ABC der Schweizer Armee eine roboterisierte Baumaschine. Die Übergabe fand im Rahmen eines Versuchs zwischen der SBB, ETH Zürich, armasuisse W+T und weiteren Partnern statt. Dabei wurde der ferngesteuerte und computerunterstützte Einsatz dieser Baumaschine zum Ausheben von Material aus einem Geschiebesammler demonstriert.

24.01.2022 | Dr. Mark Höpflinger, Schweizer Drohnen- und Robotik-Zentrum VBS, armasuisse Wissenschaft und Technologie

Sieben Personen, sowohl in ziviler als auch oranger Schutzbekleidung, stehen in einem Gerschiebsammler der SBB vor dem automatisierten Armeno-Raupenbagger.
Offizielle Übergabe der automatisierten Baumaschine Armeno an den Kommandanten des Lehrverbands Genie/Rettung/ABC, zusammen mit VertreterInnen der ETH Zürich, der SBB und des SDRZ VBS.

Von einer Standard-Baumaschine zum Roboter Armeno

Armeno ist eine Baumaschine, aber keine gewöhnliche. Im Gegensatz zu herkömmlichen Maschinen ist Armeno roboterisiert. Hierbei handelt sich aber um einen sogenannten Forschungsdemonstratoren, nicht um ein marktreifes Produkt. Ein Demonstrator dient dazu, neue Technologien und Konzepte zu untersuchen – im Falle von Armeno beispielsweise für den Einsatz in munitionsbelasteter Umgebung oder in Gebieten mit grösseren Naturrisiken.

Die roboterisierte Baumaschine basiert dabei auf einem Standard-Raupenhydraulikbagger mit einem Einsatzgewicht von rund 25 Tonnen. Die Standard-Maschine wurde jedoch anhand militärischer Vorgaben leicht modifiziert und durch die ETH Zürich sowie das Schweizer Drohnen- und Robotik-Zentrum SDRZ VBS zu einem ferngesteuerten resp. automatisierbaren Roboter erweitert. Dazu gehört eine modulare Dachbox. Diese enthält diverse Sensoren, Rechner und Kommunikationsequippment sowie Schnittstellen zur Basismaschine. Mittels sogenannten Inertialmesseinheiten, Kameras und Laserscannern kann die Umgebung detailgetreu kartographiert werden, beispielsweise für automatische und kollisionsfreie Erdarbeiten in Gebieten ohne GPS. Bei ferngesteuerten Einsätzen der Baumaschine dienen die Sensoren unter anderem der Verbesserung der Tiefenwahrnemung des Maschinisten bzw. der Maschinistin. Dazu wurden Methoden der augmentierten Realität implementiert.

Umsetzung in weniger als zwei Monaten dank bestehender Kompetenzen

Die Modifizierung der Standard-Baumaschine zu einem Roboter, die anschliessenden Demonstration des Einsatzes in felssturzgefährdem Gebiet sowie die Übergabe an die Schweizer Armee am 16. Dezember 2021 gelang in weniger als zwei Monaten. Zu verdanken ist dies der über die Jahre hinweg geleisteten Vorarbeiten. So stammen Knowhow und die materiellen Komponenten aus einem Vorhaben, welches 2013 an der ETH Zürich begann. Das Ziel damals war, das Wissen aus dem Bereich der Laufrobotik auf etablierte Schreitmaschinen zu übertragen und das Potential solcher grösserer Maschinen als Roboter aufzuzeigen. Aus dem Vorhaben entstanden zwei Forschungsdemonstratoren [Feuertaufe des Forschungsdemonstrators «ARMANO» (admin.ch)], von wo auch das Knowhow zur Ansteuerung, Fernsteuerung und Automatisierung hydraulischer Baumaschinen und entsprechende self-made Komponenten stammen. Dank dieser bestehenden Kompetenzen konnte das Projekt Armeno innerhalb vergleichsweise kurzer Zeit umgesetzt werden.

Massiver Einsatz von Künstlicher Intelligenz

Fernsteuerbare oder auch teilautomatisierte Baumaschinen sind grundsätzlich nicht neu. Neu hingegen ist der enge Bezug zu der Robotikforschung und der damit verbundene Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) und anderer Technologien. Beispielsweise werden neuronale Netzwerke eingesetzt zur Modellierung des Reglers für die hydraulischen Zylinder des Baggerarmes oder Reinforcement Learning zur Berechnung der optimalen Bewegung des Löffels für automatische Erdarbeiten. Für die direkte Fernsteuerung der Maschine wurden z.B. Methoden für eine selektive KI-basierte Bildkomprimierung implementiert. Dadurch werden dem Bediener nur relevante Bildelemente mit hohem Detailierungsgrad darstellt und dadurch die Datenbandbreite der Funkkommunikation reduziert.

Einsatz bei der Schweizer Armee

Die ferngesteuerte Maschine Armeno wurde durch die ETH Zürich und das SDRZ VBS entwickelt. Die Fertigung der Dachbox und die elektrische Verkabelung erfolgte durch Lernende der Berufsbildung der RUAG. Nach der Übergabe an den Lehrverband Genie/Rettung/ABC soll Armeno Einsätze in gefährlicher Umgebung sicherer machen. Unter anderem kann die Maschine im Rahmen der Räumungarbeiten des ehemaligen Munitionslagers Mitholz eingesetzt werden. 


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