Roboter spürt Schäden an Brücken auf

Roboter spürt Schäden an Brücken auf

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Teaserbild-Quelle: Peter Rüegg / ETH Zürich

Der C2D2 ist ein feinfühliges und wendiges „Kerlchen“: Der Roboter kann Korrosionsschäden an Brücken aufspüren. Und zwar auch dort, wo Menschen nicht mehr hinkommen. Entwickelt haben ihn Forscher der ETH.

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Peter Rüegg / ETH Zürich
Der C2D2 soll helfen, Korrosion frührzeitig zu erkennen.

In der Schweiz gibt es mehr als 3500 Autobahnbrücken und Tausende von Kantonsstrassenbrücken.  Sie queren Täler, Schluchten, Bäche oder andere Verkehrswege. Zwei Dinge sind ihnen allen gemeinsam: Ohne sie wäre die Verkehrsinfrastruktur in der Schweiz nicht möglich und sie bestehen aus Stahlbeton.  „Viele Brücken sind über 50 Jahre alt. Die Korrosion wird zu einem immer grösseren Problem für die Schweizer Infrastruktur“,  erklärt Bernhard Elsener, Professor am Institut für Baustoffe der ETH Zürich, in einer Mitteilung der Hochschule.

Mit seinem Forscherteam entwickelte er deshalb bereits vor 25 Jahren eine Technologie, um Korrosion frühzeitig festzustellen: Dazu wird eine Elektrode auf einem Rad befestigt, mit dem über die Oberfläche von Stahlbeton gefahren wird. Der Sensor misst dabei das unterschiedliche elektrische Potenzial des Betons. Grössere Unterschiede des Potenzials weisen darauf hin, dass die Bewehrung des Betons in diesen Bereichen bereits angefangen hat zu korrodieren. Die Technologie dieser sogenannten Potenzialfeldmessung wird schon länger bei der Inspektion von Brücken angewandt. Dennoch weist sie einen grossen Nachteil auf: „Die Radelektrode ist an einem Stock befestigt und muss mit der Hand geführt werden“, so Elsener. „Dadurch können viele Bereiche wie beispielsweise Stützen und Unterseiten von hohen Brücken nicht erfasst werden.“

Zusammen mit  Kollegen vom Institut für Robotik und Intelligente Systeme und dem Autonomous Systems Lab suchten sie eine Lösung – und wurden schnell fündig. Studenten hatten am Institut für Robotik bereits vor vier Jahren einen Roboter entwickelt, der in der Lage ist, sich sowohl am Boden als auch an Wänden fortzubewegen. Seine Fähigkeit basiert auf der sogenannten Vortex-Technologie. Das heisst: Auf seiner Unterseiten ist ein Propeller angebracht, der sich so schnell dreht, dass der Roboter durch den entstehenden Unterdruck von Wänden und Decken gewissermassen angesaugt wird und sich mittels Rädern fortbewegen kann. Gesteuert wird über Fern- oder Computersteuerung.

Pinkes Köpfchen

Ursprünglich war der Roboter oder vielmehr der „Paraswift“ für Filmaufnahmen  gedacht.  „Wenn an den Roboter eine Filmkamera geschraubt wird, kann ein Raum problemlos aus allen Perspektiven gefilmt werden“, erklärt dazu Roland Siegwart, Professor am Institut für Robotik und Intelligente Systeme in der Mitteilung. Für das Projekt wurde aus Paraswift schliesslich C2D2 – Climbing Corrosion Detecting Device – in dem man ihn an seinen neuen Job anpasste: Das Gehäuse der Räder wurde robuster und an seiner Unterseite die für die Messung der Korrosion nötige Elektrode angebraucht. Zudem erhielt er an seiner Oberseite ein pinkes Köpfchen, damit ihn die Forscher besser orten und damit auch besser steuern können. Das „Auge“ des Köpfchens besteht aus einer Kamera, welche die Umgebung aufnimmt. Dadurch kann derjenige der ihn steuert,  Hindernisse besser erkennen und diese einfacher umfahren. Doch das ist nicht alles. Die Wissenschaftler wollen C2D2 mit Navigationsystem ausrüsten, damit er nicht mehr von Hand gesteuert werden muss und Hindernisse selbstständig unterwegs sein kann. Zudem arbeiten sie derzeit an einer Software, welche die gemessenen Daten gleich selbst auswertet.

Bislang wurde der Roboter schon an verschiedenen Brücken in der Schweiz getestet. Er habe sich weitgehend bewährt - einzig das Fahren auf vertikalen Ebenen müsse noch optimiert werden, erklärten die Forscher. Weitere Tests sollen folgen. Anhand der Resultate will dann das Bundesamt für Strassen (Astra), das das Projekt finanziert, entscheiden, ob der Roboter künftig für die regelmässigen Inspektionen der Brücken eingesetzt werden soll. (mai)