Argonaut auf schwieriger Mission

21.04.2017

Argonaut auf schwieriger Mission

An der TU entwickelter Roboter tritt bei internationalem Wettbewerb an

Ein vom Fachbereich Informatik der TU Darmstadt entwickelter Roboter ist im Finale um den Preis der internationalen ARGOS Challenge für intelligente Inspektionsroboter auf Öl- und Gasplattformen. Beim Wettbewerb tritt der Roboter „Argonaut“ gegen vier internationale Teams an. Die Prüfungen – inklusive unangekündigter Aufgaben und widriger Bedingungen – haben es in sich. Eindrücke vom spannenden Finale im französischen Pau.

Der Argonaut. Bild: Natalie Wocko
Der Argonaut. Bild: Natalie Wocko

Die zwölfköpfige Entwicklergruppe, bestehend aus Informatikern des Fachgebiets SIM (Simulation, Systemoptimierung und Robotik) von der TU Darmstadt und Mitarbeitern der Wiener Roboterfirma taurob GmbH, schickte ihren Roboter „Argonaut“, den sie seit zweieinhalb Jahren entwickeln und trainieren, in die dritte und finale Runde der ARGOS Challenge (Autonomous Robot for Gas and Oil Sites). Das Mineralölunternehmen TOTAL hat dazu aufgerufen, einen autonomen mobilen Ferninspektionsroboter zu entwickeln, der ein Areal auf einer mehrstöckigen Öl- und Gasplattform befahren und überprüfen kann, um das Risiko von potentiell gefährlichen Situationen für Plattformmitarbeiter künftig zu senken. Mitte März mussten die Argonauts, die in der Vorrunde der ARGOS Challenge 2016 bereits den zweiten Platz belegten, erneut beweisen, dass sie und ihr „Argonaut“ es mit der starken internationalen Konkurrenz aus Japan, Frankreich, Spanien und der Schweiz aufnehmen können.

Das fünftägige Finale im französischen Pau nahe der Pyrenäen, in dem jedes Team jeweils eine bis zu eineinhalbstündige neue Mission auf einer Testanlage abfahren muss, treten die Argonauts optimistisch aber auch mit großer Anspannung an, denn die Aufgaben sind komplex. Vor jeder Mission erhalten die Teams Aufgaben, die ihr Roboter teils autonom und teils teleoperiert zu bewerkstelligen hat. Unerwartete Hindernisse und diverse Komplikationen, die auf einer realen Plattform auftreten könnten, werden von der Jury in der Regel nicht angekündigt.

Die Anforderungen an die Roboter sind zudem sehr hoch, so dass vieles schiefgehen kann, denn während der Roboter auf seiner Inspektionsrunde selbstständig Druckmessgeräte, Füllstandsanzeigen und Ventilstellungen mit Hilfe seiner Kameras und weiterer High-Tech-Sensoren überprüft, muss er dabei auch Anomalien, Wärmequellen, Gasaustritte, Pumpendefekte sowie einen Plattformalarm erkennen, geeignet darauf reagieren und einen menschlichen Operator informieren, der die Mission aus der Ferne überwacht. Dieser sollte jederzeit eingreifen und die Fernsteuerung bei Bedarf manuell übernehmen können, wobei der Roboter die Mission anschließend wieder autonom beenden muss.

Schlechtes Wetter? Kein Problem!

Erster Wettbewerbstag: Der Roboter Argonaut in Aktion. Bild: Team Argonauts
Erster Wettbewerbstag: Der Roboter Argonaut in Aktion. Bild: Team Argonauts

Gleich am ersten Wettbewerbstag setzen die Wetterbedingungen mit starkem Regen den Teams zu. Während das japanische Team nasse Aufgaben fürchtete, da ihr Roboter noch nicht wasserfest ist, sind die Argonauts gut vorbereitet. Sie haben bereits im Vorfeld in Darmstadt etliche Trainingsrunden bei realem und simuliertem Regen auf dem Außengelände des Fachbereichs Informatik mit einer dafür eigens aufgebauten, rutschigen Treppe hinter sich und können die Missionen des Tages mit Bravour abschließen.

Als besondere Herausforderung stellt sich nicht nur das kiesige Außengelände, sondern auch eine außerordentlich lange hölzerne Rampe heraus, die dem Roboter überraschend im Weg steht. „So eine Art von Hindernis haben wir nicht erwartet“, sagt Dr. Stefan Kohlbrecher von den Argonauts. Daher müssen die Entwickler während dieser Situation, in der ausgerechnet das selbstständige Agieren des Roboters unter Beweis gestellt werden soll, notgedrungen eingreifen und den Argonauten kurzzeitig steuern, bevor sie ihn wieder in den autonomen Modus überführen können und er die Mission eigenständig beenden kann.

Auch der dritte Tag wird nicht leichter, denn die Jury konfrontiert die Roboter mit unerwarteten Ereignissen und verschiedenen Operationssituationen. In vielen Aufgaben ist der Argonaut zum Glück bereits geübt, schließlich hat das deutsch-österreichische Team in seinem Labor an der TU Darmstadt ganz pragmatisch beispielsweise einen Toaster benutzt, um Wärmequellen zu simulieren. Bei Gasaustritten ist der Argonaut auch sicher, denn er ist der weltweit erste autonome Inspektionsroboter mit ATEX-Zertifizierung. Das heißt, dass er eine explosive Atmosphäre nicht durch seine eigene Elektronik entzündet und deshalb in solchen menschenfeindlichen Umgebungen eingesetzt werden kann. Diese Zertifizierung war eine der wichtigsten Anforderung der Jury an die zu entwickelnden Roboter.

Nervenprobe für die Argonauten

Während der Mission kommt es aufgrund eines Missverständnisses zwischen der Jury und den Argonauten zu einer weiteren Nervenzerreißprobe für das Team, das sich mit einer Punktabzug bringenden Unterbrechung konfrontiert sieht. Im weiteren Verlauf tritt zusätzlich ein Softwareproblem auf, das die Detektions- und Reaktionsfähigkeiten des Roboters erheblich beeinträchtigt. Kurzerhand wagen die Argonauten daher eine Wiederholung der Mission, um ihre Performance zu optimieren. Dies bedeutet allerdings, dass alle gewonnen Punkte des ersten Anlaufs annulliert werden. Zur großen Erleichterung der Beteiligten hat sich das Risiko am Ende gelohnt, denn Argonaut kann den zweiten Anlauf letztlich schneller und mit deutlich besserem Ergebnis abschließen.

Aufregende Endmission

Erschöpft aber glücklich – das Team am fünften Wettkampftag. Bild: Team Argonauts
Erschöpft aber glücklich – das Team am fünften Wettkampftag. Bild: Team Argonauts

Am Finaltag der ARGOS Challenge wird es noch einmal spannend, denn den teilnehmenden Teams wird lediglich mittgeteilt, dass ihr Roboter in Notfallsituationen agieren muss. Getestet wird unter anderem das Verhalten der Roboter bei Hindernissen wie Fässern, querliegenden Metallstangen und Löchern, und das Befahren des Plattformareals unter heftigem simulierten Regen. Dieser letzte Tag wird einer der erfolgreichsten für die „Argonauts“.

Doch auch wenn das Team nach dieser Woche optimistisch und hochzufrieden nach Hause fährt, muss es auf das Ergebnis noch warten, denn die Jury der mit 500.000 Euro dotierten ARGOS Challenge gibt die Gewinner erst am Abend des 11. Mai bei einer feierlichen Preisverleihung in Paris bekannt.

Unabhängig davon, wie das Ergebnis ausfällt, wird es mit den Argonauts und ihrer Forschung weitergehen. Ein Roboter mit solch komplexen Fähigkeiten kann auch in Zukunft in verschiedenen Bereichen, zum Beispiel in der Chemieindustrie oder bei der Menschenrettung, eingesetzt werden. Die Informatiker haben noch einiges mit ihrem vielseitigen Argonauten vor.

Die Entwicklung des Argonaut-Robotersystems wurde durch Mittel von TOTAL, des BMBF im Rahmen von Eurostars (01QE1251) und des Landes Hessens im LOEWE-Schwerpunkt NICER gefördert.

zur Liste