Roboter sanieren die Sydney Harbour Bridge:Rosie und Sandy als Sysyphus

Die Überlegung ist sieben Jahre alt

Präziser als der Mensch

Nach einer erfolgreich absolvierten Testphase gehört der Sandstrahlroboter mittlerweile zum Standard-Equipment der Instandhaltungsteams an der weltberühmten Sydney Harbour Bridge. Mit einer Spannweite von 503 Metern, einer Höhe des Bogenscheitels von 134 Metern und 52.800 Tonnen verbautem Stahl zählt diese zu den schwersten und weitesten Stahlbogenbrücken der Welt. Wie alle Stahlbrücken muss auch die Sydney Harbour Bridge kontinuierlich gewartet und vor Korrosion geschützt werden. Dabei gilt es unter anderem, eine Stahlfläche von 485.000 Quadratmeter, also rund 68 Fußballfeldern, mittels Sandstrahl zu reinigen und neu zu streichen. Für einen einzigen neuen Anstrich sind rund 30.000 Liter Farbe erforderlich.

Rosie und Sandy, so der Name der beiden "Blasting Robots", fräsen ausdauernd Schmutz, Rost und alte Farbe von den Stahlträgern. Während die Teams aufgrund der extremen körperlichen Belastungen zum Teil alle 15 bis 30 Minuten eine Pause einlegen müssen, arbeiten sich die beiden kraftvollen Leichtgewichte ohne Unterbrechung Meter für Meter voran - deutlich ausdauernder, schneller und präziser als der Mensch es je könnte. Rund 50 Minuten benötigt der Roboter für ein Segment. Mithilfe eines Kinect Sensors und spezieller Algorithmen berechnet ein Mapping-System den exakten Bahnverlauf der Sandstrahlpistole und verhindert Kollisionen. Der Bediener wiederum überwacht den Sandstrahlprozess aus sicherer Entfernung.

Die Sicherheit erhöht

Seitdem die beiden Serviceroboter im Einsatz sind, seien die Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Qualität der Sandstrahlarbeiten deutlich gestiegen, bestätigt Greg Peters, Engineering Design Manager bei Sabre Autonomous Solutions. "Selbst erfahrene Mitarbeiter sind aufgrund der Ermüdung beim Sandstrahlen nicht in der Lage, derart konstante Ergebnisse zu erzielen", so Peters. Dabei ist die Bedienung des Systems denkbar einfach: Der Leichtbauroboter wird manuell auf einem einfachen Schienensystem positioniert. Anschließend scannt er vollautomatisch die Stahlkonstruktion und erstellt daraus eine dreidimensionale Karte. Sobald der Operator den Sandstrahlprozess per Fernsteuerung aktiviert, beginnt die Bearbeitung.

Leichtbauarm mit Nehmerqualitäten

Traglast des Spanntechnik- und Greifsystemspezialisten Schunk. Unter einer Schutzhülle sicher verpackt können den Leichtbauarmen weder Rost, Staub noch Luftfeuchtigkeit, weder die Vibrationen noch die wechselnden Belastungen des Sandstrahlens etwas anhaben. Um den Standort zu wechseln, lässt sich der Roboter entweder vor Ort auf den Schienen verfahren oder in kompakte Einheiten zerlegt von Hand transportieren. Die Kombination aus Beweglichkeit, Robustheit, Kraft und Leichtbau machen den LWA zu einem vielseitig einsetzbaren Helfer in der Servicerobotik. Im Gegensatz zu klassischen Industrierobotern ist er gezielt darauf ausgelegt, wechselnde Tätigkeiten im unmittelbaren Umfeld des Menschen zu automatisieren. Dazu zählen Prüf- und Montageaufgaben ebenso wie der Einsatz in Assistenzsystemen, zu denen auch die Sandstrahlanwendung in Sydney zählt. Eine dauerhaft hohe Wiederholgenauigkeit von +/- 0,1 Millimeter bietet optimale Voraussetzungen für präzise Operationen. Der Leichtbauroboter lässt sich portabel, also ortsveränderlich, oder sogar mobil einsetzen. Die maximale Zuladung beträgt 15 Kilogramm.

Steuerung in den Antrieben

Modular aufgebaut können die Zahl der Freiheitsgrade, die Leistung der Antriebe sowie die Art und Länge der Distanzstücke und Gelenke frei definiert werden. Da die Antriebsverstärker und -regler unmittelbar in den Leichtbauarm eingebettet sind, benötigt das System keinen separaten Schaltschrank. Stattdessen ist die komplette Steuer- und Regelelektronik in die Gelenkantriebe integriert. Position, Geschwindigkeit und Drehmoment sind flexibel regelbar. Dank integrierter Intelligenz, universellen Kommunikationsschnittstellen und Kabeltechnik für Datenübertragung und Spannungsversorgung lässt sich der Leichtbauarm besonders schnell und einfach in bestehende Steuerungskonzepte einbinden. Zudem kann er von Embedded-PCs gesteuert werden. Über das bei allen LWA serienmäßig vorhandene CAN-Interface lassen sich die einzelnen Module zudem sehr einfach ansteuern, wobei wahlweise die Geschwindigkeit oder der Strom geregelt werden. Aufgrund der leichten, hochsteifen Konstruktion arbeitet der Leichtbauarm besonders energieeffizient, was sich bei mobilen Einsätzen in Form langer Laufzeiten auszahlt.

Einer für zwei

Während zum Sandstrahlen früher jeweils Teams mit bis zu drei Mitarbeitern sowie erhebliche Sicherheitsvorkehrungen erforderlich waren, steuert und überwacht auf der Sydney Harbour Bridge heute ein Bediener bis zu zwei Roboter. Gefährliche, körperlich belastende und zum Teil auch gesundheitsschädliche Routineaufgaben werden fast vollständig vom Roboter erledigt. Hat der Roboter ein Segment bearbeitet, übernimmt ein Mitarbeiter die Sandstrahlpistole und kümmert sich um die anspruchsvollen Feinarbeiten. Die Amortisationszeit des Robotersystems liegt bei rund zwei Jahren. Neben dem Sandstrahlroboter für Brückenbauwerke entwickelt Sabre zur Zeit einen weiteren, mobil einsetzbaren Sandstrahlroboter mit einem Gewicht von maximal 65 Kilogramm, der einfach transportiert und auch in zahlreichen anderen Anwendungen eingesetzt werden kann. Zentrales Element ist auch bei ihm ein LWA Leichtbauarm von Schunk. Christopher Parlitz/bw

Leichtbauroboter übernimmt Schwerstarbeit