Wird bei einem Störfall im Atomkraftwerk radioaktives Material freigesetzt, heißt es schnell handeln! Doch der Einsatz von Menschen ist riskant. Roboter hingegen haben das Potenzial, Störfälle zu analysieren und sogar zu beheben. Um das zu ermöglichen, wird im Bereich Robotik intensiv geforscht. Vom 1. bis 5. Juli 2019 fand im AKW Zwentendorf der zweite »European Robotics Hackathon« (EnRicH) statt, bei dem Robotik-Experten den Ernstfall in realen Einsatzszenarien üben konnten. Boris Illing vom Fraunhofer FKIE nahm an dem Hackathon teil und berichtet über die Abläufe und seine Eindrücke.

Herr Illing, Sie und Ihr Team vom Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE haben dieses Jahr am EnRicH teilgenommen. Können Sie uns kurz erklären, was genau das Ziel des Hackathons war?

Roboter könnten zukünftig im Falle eines Kernkraftwerkunfalls verschiedene Aufgaben übernehmen, um die Lage zu analysieren, Schadstellen zu identifizieren und zu helfen. Aktuell ist man jedoch noch weit davon entfernt, dies optimal umzusetzen und Roboter bei einem Störfall zur Erfüllung solcher Aufgaben in ein Atomkraftwerk zu schicken. Aus diesem Grund muss jetzt Schritt für Schritt an entsprechenden Einsatzszenarien gearbeitet und viel experimentiert werden. Europaweit beschäftigen sich Forscherteams, aber auch die Industrie, mit diesem Thema.

Der EnRicH wollte diese verschiedenen Teams zusammenbringen, ihnen einen Austausch ermöglichen und natürlich auch den aktuellen Stand im Bereich der Robotik aufzeigen. Der Hackathon ermöglicht es, Roboter in einem echten Szenario zu testen. Das führt nicht nur dazu, dass viele Daten gesammelt, sondern auch wichtige Erkenntnisse später mit nach Hause genommen werden, die die Forschung beeinflussen können. Der Hackathon ist deshalb nicht nur spannend, sondern auch gewinnbringend. Nicht umsonst ist er jetzt das zweite Mal ausgetragen worden. Dieses Mal gab es aber natürlich andere Aufgaben.

Welche Aufgaben waren das genau?

Es gab drei Aufgaben. Eine davon war die Mapping-Task. Natürlich gibt es bereits im Vorfeld Pläne von den Kraftwerken, doch wenn etwas passiert, sind diese Pläne unter Umständen nicht mehr aktuell. Es ist also nicht bekannt, wie es in dem Gebäude aussieht. Hier sollen die Roboter Abhilfe schaffen. Sie werden in das Kraftwerk geschickt und zeichnen eine 3D-Karte der Umgebung auf und – ganz wichtig – sie erstellen eine 2D- oder 3D-Messwertkarte der Strahlensensoren. So lässt sich nicht nur analysieren, wie es vor Ort aussieht, sondern auch, wo gefährliche Bereiche sind und wo z.B. Strahlenanzüge benötigt werden. Ob der Roboter zwei verschiedene Karten anlegt oder alles in einer verzeichnet, ist dabei nicht relevant.

Das Team des Fraunhofer FKIE trat mit zwei Robotern an. Einer davon war für die sogenannte Mapping-Task verantwortlich. Bild: Fabian Vogl

Die zweite Aufgabe befasste sich mit der sogenannten »Manipulation« und bestand ebenfalls aus zwei Teilaspekten. Verschiedene präparierte Röhrenaufbauten mussten zunächst gefunden und von dem Roboter mit einem Strahlensensor abgefahren werden, um zu bestimmen, welche der Röhren einen radioaktiven Stoff enthält. Die Röhren waren jeweils mit einem Ventil versehen, welches nach erfolgreicher Bestimmung einer Strahlenbelastung im zweiten Schritt von dem Roboter geschlossen werden musste.
Die dritte Aufgabe nannte sich »Search and Rescue Task«. Hier wurde ein Personenschaden simuliert. Ein im Kraftwerk zurückgebliebener Arbeiter musste gefunden und – wenn möglich – auch gerettet werden.

Der zweite Roboter war deutlich größer und u.a. für die Search and Rescue-Task zuständig. Bild: Fabian Vogl

Und wie genau lief die Bearbeitung dieser Aufgaben bzw. der Hackathon an sich ab?

Zunächst gab es einen Trainingstag. An diesem erhielten die Teams ein bis zwei Zeitslots, um die Roboter und die Umgebung zu testen. An diesem Tag war noch keine Strahlung vor Ort, sodass wir die Roboter auch begleiten konnten, um beispielsweise festzustellen: Wo könnte es Probleme geben?
Dann folgten die zwei Wettbewerbstage. An jedem dieser Tage durfte jedes Team einmal 45 Minuten fahren. Da unser Team mit zwei spezialisierten Robotern antrat, hatten wir natürlich den Vorteil, dass wir zwei Aufgaben parallel bearbeiten konnten. Die freie Zeiteinteilung ist ohnehin ein großer Vorteil bei diesem Hackathon. Es gibt zwar diese drei Aufgabenstellungen, aber es steht jedem Team frei, welche Aufgaben bearbeitet werden – und auch wann.
Zwischenzeitlich wurde es den Teams zudem ermöglicht, auf dem Außengelände mit realen Strahlenquellen zu üben. Das waren alles besondere Möglichkeiten. Gerade so starke Gammastrahler, wie sie vor Ort waren, bekommt man ja sonst nicht so einfach zum Testen.

Sie sagten gerade, dass Ihr Team zwei Roboter präsentierte. Warum zwei und wie können wir uns die Roboter überhaupt vorstellen?

Zwei Roboter sind schon etwas unüblich, vermutlich weil es deutlich aufwendiger umzusetzen ist. Die meisten Teams treten mit einem Roboter an, der alles macht: Er kartiert, manipuliert und wenn er den Arbeiter findet, wird dieser gerettet. Daraus ergibt sich aber natürlich ein Zeitproblem. Außerdem sind diese Roboter nicht auf eine Aufgabe spezialisiert. An dieser Stelle haben wir uns entsprechend gedacht: Wir setzen auf eine Zwei-Roboter-Lösung.

Der Großteil der teilnehmenden Roboter wurde rein teleoperiert, wie hier bei der Kontrollstation von Team Brokk. Bild: Fabian Vogl

Es gab vom FKIE-Team also einen speziellen Roboter für das Mapping. Das war ein eher kleiner Roboter, der autonom durch die Gänge fahren konnte, das Gebiet erkundet hat und gleichzeitig die Umgebungs- und Messwertkarte erstellte. Ein Operator überwachte den Roboter über einen Bildschirm und konnte entsprechend auch feststellen, wo der Arbeiter lag. Der Standort des Arbeiters wurde in der Karte verzeichnet, dann konnte der größere Roboter mit Manipulatorarm direkt dorthin geschickt werden. Man hätte an dieser Stelle auch versuchen können, die direkte Interaktion zwischen den Robotern zu automatisieren. In unserem Fall war es aber so, dass jeder Roboter einen Operator hatte und der Roboter nur mit seiner Kontrollstation kommunizierte. Durch die räumliche Nähe der Kontrollstationen konnte aber direkt auf alle Daten zugegriffen werden.

Nach Erfüllung der Search and Rescue Task konnte der größere Roboter dann auch noch die Manipulationsaufgabe angehen.

(cst)

Das ist der erste Teil eines zweiteiligen Interviews. Der zweite Teil wird am 20. September bei uns erscheinen.

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Boris Illing
  • Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE
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