KI-Assistenz für Spezialtiefbau-Maschinen
Ein dreijähriges Forschungsprojekt zum Thema maschinenführerzentrierte Assistenz von mobilen Arbeitsmaschinen für den Spezialtiefbau konnte erfolgreich abgeschlossen werden.
Die Steuerung grosser, mobil-hydraulischer Baumaschinen ist anspruchsvoll. Ihr sicherer und effizienter Einsatz hängt massgeblich vom Erfahrungswissen der Maschinenführer ab. Dieses Wissen lässt sich nur über Jahre hinweg aufbauen. Weniger erfahrene Bediener geraten dadurch schnell an ihre Grenzen. Genau an diesem Punkt setzte das kürzlich erfolgreich abgeschlossene Forschungsprojekt an.
Industrie und Wissenschaft im Schulterschluss
Die Bauer Maschinen GmbH, HAWE Hydraulik SE und die Sensor-Technik Wiedemann GmbH arbeiteten in dem Projekt eng mit dem Lehrstuhl für Automatisierung und Informationssysteme sowie dem Lehrstuhl für Ergonomie der Technischen Universität München zusammen. Über drei Jahre erforschten die Projektpartner das Thema der maschinenführerzentrierten Assistenz von mobilen Arbeitsmaschinen für den Spezialtiefbau. Ziel des Projekts war die Entwicklung adaptiver, intelligenter und lernender Steuerungssysteme basierend auf Multi-Agentensystemen (MAS) ab. Im Zentrum stand die bedarfsgerechte Unterstützung der Maschinenführer, um einen sicheren Maschinenbetrieb auch in Grenzsituationen zu ermöglichen.
Ein Schlitzwandgreifer als Versuchsträger
Als Demonstrator diente ein hydraulischer Greifer, wie er für die Herstellung von Schlitzwänden eingesetzt wird. Im Vordergrund standen die Schwingungsdämpfung und Greiferstabilisierung. Die Bedienung des Greifers ist aufgrund ihrer pendelnden Schaufel besonders anspruchsvoll. Mithilfe eines Softsensors zur Messung der Pendelbewegungen, bedingt durch Druckschwankungen an den hydraulischen Aktoren, konnte ein reales Assistenzsystem entwickelt und in Testkampagnen erfolgreich eingesetzt werden.
Zusammenarbeit von Mensch und KI
Ein zentrales Projektergebnis war die Entwicklung einer Shared-Control-Plattform, die eine intuitive Zusammenarbeit zwischen Mensch und künstlicher Intelligenz ermöglicht. So wurde eine Nachrüstlösung geschaffen, mit der bestehende Steuerungssysteme um intelligente Funktionen ergänzt werden können – ohne tiefgreifende Eingriffe in die Maschinenarchitektur. Das Assistenzsystem bietet drei verschiedene Steuerungsmodi, abgestimmt auf den Erfahrungsgrad des Bedienpersonals. Im Zusammenspiel mit einer Multi-Agenten-Architektur sorgt es für eine flexible, kontextsensitive Unterstützung bei komplexen Steuerungsaufgaben und damit für mehr Effizienz, Sicherheit und Ressourcenschonung auf der Baustelle.
