RITA

RITA Entwicklung

RITA steht für „Robot with Integrated Tacheometer steering for different Applications“. Dieser Roboter wird als quasi-autonomer Roboter für unterschiedliche Vermessungszwecke entwickelt. Dabei sind unterschiedliche Herausforderungen zu erfüllen. Immer soll das System intuitiv bedienbar sein, Ergebnisse in Echtzeit liefern, die Arbeitsbedingungen (wie kontinuierliches Bücken) verbessern, und die Vermessungsaufgabe in deutlich kürzerer Zeit als üblich erledigen. Als quasi-autonomer Roboter zur Höhenkontrolle von Hallenböden muss liegt ein zusätzliches Augenmerk auf die zu erreichende Höhengenauigkeit. Als Absteckroboter muss eine hohe Lagegenauigkeit erzielt werden.

Motivation

Der Roboter zur Höhenkontrolle von Hallenböden wurde im Rahmen eines ZIM-Projekts entwickelt.
Bisher wird die Höhenkontrolle von Hallenböden nach DIN 18202:2019 durch ein Nivellement eines zuvor tachymetrisch abgesteckten Rasters (1m x 1m) durchgeführt. Das Ergebnis unseres ZIM-Projektes „Entwicklung eines mobilen Roboters zur Höhenkontrolle von Böden“ soll die Aufgabe in deutlich weniger als 20% der üblichen Zeit (10 s/Punkt inkl. Verfahrzeit) bei deutlich reduziertem Personalaufwand durchführen. Eine weitere Zeitersparnis von Faktor 4 ergibt sich im Vergleich zum Einnivellieren.

RITA

Als Vorstudie des Projektes wurde ein quasi-autonomer Roboter (RITA, Robot with Integrated Tacheometer steering for different Applications) als Funktionsmuster entwickelt, mit dem Ziel, Punkte ohne Rangieren anzufahren, um zukünftig auch linienförmige Markierungen zu ermöglichen. In der ersten Phase trägt der Roboter einen Triangulationssensor zur Abstandsbestimmung zwischen seinem polar (tachymetrisch) bestimmten Reflektor und dem Boden. Entwicklungsvorgabe ist:

• 0,3 mm Höhe, 2 mm Lage
• modifizierbar auf 0,1 mm Lage (Markierung)
• Rüstzeit < 30 min
• durch Techniker in Betrieb nehmbar
• autonomes Abarbeiten der Messaufgabe
• Akkubetrieb mind. 4 h (Akkusystem des Roboters ist identisch mit dem der Messgeräte)
• Bordgepäcktauglich (Masse des Fahrzeugs ca. 8 kg)

Regelmäßige Testfahrten unterstützen die kontinuierliche Weiterentwicklung, sodass die oben angegebenen Entwicklungsvorgaben zum Teil deutlich übertroffen werden. Eine Impression des Bewegungsablaufs sehen Sie im folgenden Video.

Videoimpression

Wissenschaftlich-technische Herausforderungen

Um die Neigung des Fahrzeugs beim Bremsen und damit einhergehende Positionierungsfehler zu minimieren wird ein analog zum Fahrprozess gedämpftes kardanisch gelagertes Pendel, das sowohl den Reflektor als auch den Triangulationssensor trägt, integriert. In diesem Zusammenhang stellt die mechanische Ankopplung zur Reflektornachführung (Orientierung zum Tachymeter [1] in jeder Fahrtrichtung) eine zusätzliche Herausforderung dar. Um ein zieloptimiertes Anfahren selbst bei Bodenunebenheiten zu gewährleisten, wurde eine spezielle Antriebslösung entwickelt, die eine spielarme Kraftübertragung ermöglicht und damit die Richtungsstabilität während der Fahrt erhöht, wie die folgende Abbildung zeigt. Die Positionierung des Wagens ohne Rangieren soll zukünftig durch eine Bayes-gestützte Navigationslösung unter Einbindung von Multisensorfusion erfolgen [2]. Dies wird nach derzeitigem Kenntnisstand die Integration eines Lasertrackers erfordern. Aufgrund der hohen Datenrate beim Einsatz eines Lasertrackers anstelle eines Tachymeters ist WLAN ungeeignet, wodurch die Implementierung eines optimierten Funksystems erforderlich wird.

Dank

Das Projekt zur Höhenkontrolle von Böden wird durch das BMWI über ZIM mit der Fördernummer ZF4470901 gefördert. Das Projekt beinhaltet eine Kooperation mit dem Vermessungsbüro Lingel, Aalen.

Literatur

[1] BERTELS, M. [2018]: Evaluierung der Leistungsfähigkeit einer Roboter-Totalstation zur Objektverfolgung in Echtzeit, Bachelorarbeit, GIK, unveröffentlicht.

[2] ULRICH, T. [2016]: Uncertainty Modelling of High-precision Trajectories for Industrial Real-time Measurement Applications. Dissertation, 81 S. + Anhang. KIT. URN: urn:nbn:de:swb:90-604401, KITopen ID: 1000060440.

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