Der trügerische Traum von völlig autonomen Baufahrzeugen

Khari Johnson

Noch vor wenigen Jahren schien das Versprechen grenzenlos: Automatisieren Sie Autos und beenden Sie Verkehrsunfälle, die größte Todesursache in den Vereinigten Staaten. Automatisieren Sie den Bau mit Roboterplanierraupen, Baggern und anderen schweren Maschinen, und die Wohnungs- und Infrastrukturdefizite in den USA könnten behoben werden.

Built Robotics begann 2017 mit dem Testen autonomer Bagger mit dem Ziel, Maschinen für mehr Leistung auf Baustellen zu trainieren. Damals prognostizierte CEO Noah Ready-Campbell, dass vollständig autonome Geräte auf Baustellen alltäglich werden würden, bevor vollständig autonome Autos auf die öffentlichen Straßen kommen.

Doch nach fast sieben Jahren des Aushebens von Gräben mit autonomen Baggern kündigte Built Robotics letzten Monat Pläne an, seinen Schwerpunkt von allgemeinen Bauprojekten auf die Installation von Solarparks zu verlagern. Zu diesem Zweck wurde RPD-35 auf den Markt gebracht, ein Roboter-Rammgerät, das eine einzige, unkomplizierte Aufgabe ausführt, indem es einen stumpfen Metallkopf verwendet, der an einem mechanischen Arm befestigt ist, um Stahlträger in den Boden zu schlagen.

„Bei uns läuft jetzt die ganze Zeit Solarenergie“, sagt Ready-Campbell. „Es mag sich so anfühlen, als würden wir unseren Fokus einengen, aber ich denke, dass Solarenergie in den nächsten 10 bis 20 Jahren zur Geschichte unseres Stromnetzes als Land werden wird.“ Er sagt, dass die Verschiebung zum Teil darauf abzielt, die vom US-Kongress letztes Jahr verabschiedeten Infrastruktur- und Klimafinanzierungsgelder auszunutzen, und dass Built nun weniger Zeit für andere Projekte aufwenden wird.

Einige völlig autonome Fahrzeuge sind in China und den USA unterwegs, doch so wie der Traum von selbstfahrenden Autos und Robotertaxis noch nicht wahr geworden ist, scheint das Versprechen von KI im Baugewerbe nicht erfüllt zu sein.

Große Unternehmen wie Caterpillar in den USA, Doosan in Korea und Volvo in Europa haben vor einigen Jahren mit Experimenten mit völlig autonomen Schwerlastmaschinen für Baustellen begonnen, aber die Idee ist noch nicht über das Prototypenstadium hinausgekommen oder weit verbreitet.

Für die Entwickler von KI- und Robotik-Technologie stellen Baustellen eine schwierige Herausforderung dar. Bei Bauaufgaben geht es oft darum, Objekte in 3D zu manipulieren, und sie finden an Standorten statt, die sich ständig verändern, während die Automatisierung bei der Ausführung sich wiederholender Aufgaben mit vorhersehbaren Ergebnissen am erfolgreichsten ist. In mancher Hinsicht ist es einfacher, sichere selbstfahrende Fahrzeuge zu schaffen, die auf gut kartierten öffentlichen Straßen fahren, die sich langsamer verändern.

Caterpillar ist der weltweit größte Baumaschinenhersteller und verfügt über umfassende KI-Erfahrung. Das Unternehmen gewann 2007 Darpas Wettbewerb um selbstfahrende Autos, bei dem es um ein 142-Meilen-Rennen durch die Mojave-Wüste ging, und begann in den 1990er Jahren mit Experimenten mit autonomen Lastwagen. Caterpillar-Kunden betreiben derzeit fast 600 autonome Lkw des Unternehmens in Minen auf der ganzen Welt, aber das Unternehmen hat noch keine automatisierten Planierraupen oder Bagger für den Bau auf den Markt gebracht.

Und das, obwohl man sich für 2020 das Ziel gesetzt hat, den Verkauf von Software zur Steuerung autonomer Maschinen zu steigern und einen Umsatzrückgang bei Hochleistungsgeräten auszugleichen. CTO Karl Weiss sagt, dass Caterpillar zwar keine halbautomatischen Maschinen routinemäßig im Einsatz hat, das Unternehmen jedoch mit einer kleinen Anzahl von Partnern die Automatisierung schwerer Maschinen auf Baustellen testet, obwohl er es ablehnt, Details preiszugeben.

Joseph Winters

David Nield

Adrienne So

Andrew Couts

Wann werden diese Versuche dazu führen, dass autonome Baumaschinen echte Arbeiten auf der Baustelle verrichten? „Wir werden es schaffen“, sagt Weiss, aber die Partner von Caterpillar müssen mit der Reife der Technologie vertraut sein. „Es gibt Risiken, und wir sind auf dieser Reise und lernen dabei mit ihnen, sodass sie, wenn wir kommerziell bereit sind, bereit und mit dem Produkt vertraut sind.“

Weiss sagt, dass Caterpillar etwa zur gleichen Zeit, also vor mehr als einem Jahrzehnt, mit der Automatisierung von Bergbaubetrieben und Baustellen begann, die Automatisierung in Bergwerken jedoch aus mehreren Gründen schneller erfolgte.

Erstens verfügen Minen über semipermanente Straßen, und da sie unter der Erde liegen, können Sie das Gebiet sicher sichern. Und da sich Minen im Allgemeinen an abgelegenen Orten befinden, wo es schwierig ist, Menschen unterzubringen und zu ernähren, kann die Automatisierung attraktiver sein. Im Gegensatz dazu sind Baustellen oft kurzlebig und im ständigen Wandel begriffen, ohne feste Straßen.

Caterpillar argumentiert zusammen mit dem Startup Teleo, dass der Weg zu vollständig autonomen Baustellen zunächst eine Phase durchlaufen muss, in der halbautomatische Geräte von Arbeitern an anderen Orten aus der Ferne bedient werden. In diesem Entwicklungsstadium können Menschen mit entsprechender Ausbildung überall auf der Welt mit teilautonomen Maschinen arbeiten, und zwar über eine Oberfläche, die einem Videospiel ähnelt, möglicherweise sogar von zu Hause aus. Parallel dazu werden KI-Experten repetitive Aufgaben identifizieren, die für eine Automatisierung geeignet sind.

Heutzutage können Bediener schwerer Maschinen einige eingeschränkte Automatisierungsfunktionen nutzen, beispielsweise die automatische Planierung, um die Flächen bei Verwendung eines Planierraupen eben zu machen. Das Ziel bestehe jedoch laut Caterpillar-Chefingenieur Michael Murphy darin, einer Person die gleichzeitige Bedienung von vier oder fünf Maschinen gleichzeitig zu ermöglichen, indem Algorithmen einen Großteil der Arbeit übernehmen.

Die Ausrüstung von Caterpillar in Automatisierungsexperimenten ähnelt heute herkömmlichen Maschinen. Allerdings entwickeln die Volvo- und Bobcat-Mutterkonzerne Doosan, die sich verpflichtet haben, ihr autonomes Concept-X-Projekt bis 2025 zu kommerzialisieren, bereits Maschinen ohne Kabinen, in denen ein menschlicher Bediener sitzt.

Ceren Wende, Kommunikationsleiterin bei Volvo Autonomous Solutions, sagt, dass das Unternehmen einen einzigen kabinenlosen Transporter in einem Kalksteinbruch in der Schweiz im Einsatz hat und sieben autonome Lkw in einem Bergwerk in Norwegen, aber kein autonomes schweres Gerät, das auf Baustellen im Einsatz ist.

Ein Bagger ohne Kabine für einen menschlichen Bediener sieht auffällig aus, sagt Anthony Levandowski, CEO des Startups Pronto.ai, aber er prognostiziert, dass solche Maschinen noch „sehr, sehr weit von einer breiten Anwendung“ entfernt sind.

Levandowski war einst Gründungsmitglied der Aufklärungsgruppe, die voraussagte, dass selbstfahrende Autos bald die Oberhand gewinnen würden. Bevor er sich schuldig bekannte, vertrauliche Informationen von Googles Abteilung für autonomes Fahren Waymo gestohlen zu haben (und eine Begnadigung vom ehemaligen Präsidenten Trump erhielt), trug er dazu bei, die Branche des automatisierten Fahrens voranzutreiben, als er 2008 einen selbstfahrenden Prius für die Überquerung der San Francisco-Oakland-Strecke programmierte Bay Bridge (mit Polizeieskorte), um eine Pizza auszuliefern.

„Ich dachte: ‚Ich glaube, bis zur Kommerzialisierung sind wir noch etwa zwei Jahre entfernt‘“, sagt Levandowski. „Das war vor 15 Jahren.“ Heute geht er davon aus, dass selbstfahrende Autos ins Hintertreffen geraten sind. Pronto konzentriert sich wie Caterpillar auf die Automatisierung von Lastkraftwagen, die in Minen und Steinbrüchen auf vorgegebenen Routen fahren.

Obwohl die Lkw mehr als 100 Tonnen wiegen können, ist dies deutlich einfacher als autonomes Fahren auf öffentlichen Straßen, da die Fahrzeuge auf einfacheren, privaten Straßennetzen verkehren. Die Mitarbeiter werden darin geschult, wie sie sich im Umgang mit den autonomen Maschinen verhalten sollen und was sie erwartet.

Levandowski sagt, Pronto arbeite nicht an der Automatisierung des Bauwesens. Er geht davon aus, dass die Fortschritte in den nächsten Jahren bescheiden sein werden und einfachere Aufgaben wie die automatische Planierung mit einem Bulldozer und Wasserfahrzeugen zur Staubunterdrückung übernommen werden.

Noah Ready-Campbell, CEO von Built, sagt, dass sich die Forschungs- und Entwicklungsbemühungen seines Unternehmens jetzt auf die Roboter-Ramme konzentrieren, obwohl das Unternehmen in der Vergangenheit bereits Planierraupen, Kompaktlader und Bagger automatisiert hat. Obwohl das Unternehmen zeigte, dass es möglich ist, Gräben mit automatisierten Baggern auszuheben, stieß es bei dem Versuch, Kunden von der Automatisierung zu überzeugen, auf Hindernisse. „Man muss einen Problempunkt lösen, der groß genug ist, um die Akzeptanz voranzutreiben“, sagt Ready-Campbell. „Menschen werden ihr Verhalten nur ändern, wenn es sich lohnt.“