Das schweizerische Robotikunternehmen Gravis Robotics hat ein modulares autonomes Steuerungssystem für Fahrzeugdächer entwickelt, um die Baugerätearbeiten im Erdaushub zu automatisieren | Top 100 Schweizer Innovatoren

Bildquelle: Gravis

Das schweizerische Robotikunternehmen Gravis Robotics (im Folgenden Gravis genannt) wurde im Jahr 2022 gegründet und setzt sich für die Entwicklung eines modularen autonom gesteuerten Dachsystems ein. Dieses System kombiniert hydraulische Maschinensteuerungstechnologien auf Basis von maschinellem Lernen mit fortschrittlichen Sensor- und Kartierungstechnologien. Dadurch können bestehende Erdbewegungsmaschinen in Roboter mit autonomer Betriebsfähigkeit umgewandelt werden, was die Baueffizienz erhöht.

Gravis ist ein Spin-off der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) und wurde von Ryan Luke Johns, Dominic Jud, Marco Tranzatto und BURAK Çizmeci gemeinsam gegründet. Ryan Luke Johns ist der Chefexecutiv der Firma und hat einen Doktorgrad in Robotik von der ETH Zürich. Er war zuvor Forscher im Robotersystemlabor. Dominic Jud ist der Cheftechnologiewirte der Firma und hat ebenfalls einen Doktorgrad in Robotik von der ETH Zürich. Er war Postdoktorandenforscher im Robotersystemlabor. Marco Tranzatto ist der Teamleiter der Firma und hat einen Master-Abschluss in Robotik und Automatisierung von der Universität Pisa. Er war zuvor Softwareingenieur im Robotersystemlabor. BURAK Çizmeci hat einen Doktorgrad von der Technischen Universität München und war Postdoktorandenforscher an der ETH Zürich, wo er sich mit der Automatisierung und Fernbedienung von Schwerlastmaschinen befasste.

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Der traditionelle Baugewerbe ist auf die manuelle Bedienung von Schwerlastmaschinen angewiesen. Die Produktivität einer einzelnen Maschine ist begrenzt, und aufgrund des derzeitigen Arbeitskräftemangels ist es schwierig, die Produktivität weiter zu steigern. Darüber hinaus ist die Arbeitsumgebung in diesem Sektor verhältnismäßig hart, und in einigen Situationen gibt es Gefahren wie die Entfernung von ungesprengten Munitionen und die Straßenbereinigung nach Bergstürzen. Deshalb müssen strenge Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden, um die Sicherheit der Mitarbeiter zu gewährleisten. Die Anwendung von Künstlicher Intelligenz in der Automatisierungstechnologie ist bereits ein allgemeiner Konsens in der Branche. Das aktuelle Problem besteht jedoch darin, wie man die relevanten Systeme so schnell und kostengünstig wie möglich auf der Baustelle einsetzen kann.

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Gravis hat ein modulares autonom gesteuertes Dachsystem und ein entsprechendes Bedienungs-tablet entwickelt, mit denen bestehende Erdbewegungsmaschinen direkt in automatisiert betreibbare Baustellenroboter umgewandelt werden können. Dadurch kann die Erdbewegung im Bauwesen automatisiert werden, was die Produktivität erhöht und gleichzeitig das Risiko in der Arbeitsumgebung verringert.

Das modulare autonom gesteuerte Dachsystem von Gravis basiert auf einem maschinellen Lernalgorithmus der Künstlichen Intelligenz. Es wurde in einer Simulationsumgebung für verschiedene Geländebedingungen intensiv trainiert. Es kann CAD-Zeichnungen und andere Eingabedaten interpretieren, um Erdbewegungsmaschinen wie Bagger autonom arbeiten zu lassen. Der Algorithmus kann durch die Analyse von Hydraulikdruckdaten, qualitativen Formen und GPS-Informationen kontinuierlich lernen und die Arbeitsstrategie optimieren, um die Bodenhärte zu bestimmen und den Löffel voll zu laden, so dass er verschiedene Aufgaben problemlos ausführen kann. Gleichzeitig kann der Algorithmus auch helfen, dass die Maschine sich an die Form und den Betriebsmodus der Hydraulikeinrichtungen anpasst und verschiedene Schnittstellen anschließt, um einen Betrieb über verschiedene Geräte hinweg zu ermöglichen.

Im Hinblick auf die Hardware besteht das autonome Steuerungssystem von Gravis aus Kameras, einem Laserscanner und einem intelligenten Mast. Die Front- und Rundumkameras können eine Echtzeitüberwachung der Umgebung und einen HDR-Videostream mit geringer Latenz bieten, um die Fernbedienung zu verbessern. Der umfassende Laserscanner ist mit einer Mehrsensorfusionstechnologie ausgestattet, die eine Echtzeit-3D-Scanning und eine Umgebungsperzeption des umgebenden Geländes ermöglicht, um eine sofortige Visualisierung von Aushub und Füllung, eine adaptive autonome Erdbewegung und Bauabschlussinformationen bereitzustellen. Der intelligente Mast ist mit einer leistungsstarken GNSS-Antenne ausgestattet und integriert eine Weitwinkel-HDR-Kamera, ein Remote-WiFi und Statusanzeigelichter. Gleichzeitig wird sein Betrieb durch ein robustes wetterfestes Gehäuse gewährleistet. Das Automobilklasse-Randcomputersystem ermöglicht es dem System, auch im Offline-Zustand normal zu funktionieren. Das integrierte KI-Perzeptionssystem kann die Position von nahe gelegenen Entladewagen erfassen, so dass der Bagger die Erde automatisch auf einen Müllhaufen, in einen Trichter oder in einen LKW entleeren kann, um eine flexible LKW-Positionierung und eine präzise Beladung zu ermöglichen. Das System kann an Maschinen aller Größen von 10 Tonnen bis über 100 Tonnen angepasst werden und ist mit verschiedenen Baggern und Radladern kompatibel. Die anpassbaren Maschinen müssen über eine elektronische Steuerfunktion verfügen, wie z. B. ein elektrohydraulischer (EH) Vorsteuerventil. Bei herkömmlichen Modellen kann die Kompatibilität durch die Installation eines modifizierten elektrohydraulischen Ventils erreicht werden.

Gravis bietet auch ein tragbares Bedienungs-tablet an. Mit seiner drahtlosen Fernfunktion und einer branchenführenden Bedienoberfläche kann es die automatisierte Arbeit mit einer verbesserten visuellen Führung kombinieren, um es dem Benutzer zu ermöglichen, die Fernbedienung auf verschiedene Weise durchzuführen. Das Tablet kann dem Benutzer helfen, die Arbeitsbereiche flexibel zu definieren, um die tatsächlichen Anforderungen der Baustelle zu erfüllen. Beispielsweise kann der Bereich durch die Eingabe von Geometrien aus CAD/BIM-Modellen oder die Verwendung von Referenzpunkten, die vor Ort über Berührung, Löffel oder XYZ-Werte festgelegt wurden, festgelegt werden. Durch Klicken auf "Start" auf dem Tablet kann die autonome Erdbewegung beginnen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Maschinensteuerungssystemen kann das Tablet eine intuitive Echtzeit-3D-Visualisierung bieten, um die Erdbewegung/Auffüllungsanforderungen sofort zu visualisieren und während des Bauvorgangs Bauabschlusspläne zu erstellen. Das Tablet kann auch voreingestellte 3D-Modelle mit geographischen Referenzinformationen enthalten, um bekannte Versorgungsleitungen oder vorgefertigte Schachtrohre zu vermeiden. In Bezug auf die Bedienung kann das Tablet fortschrittliche Fernsteuerung, halbautonome und vollautonome Arbeitsmodi unterstützen. Der Benutzer kann eine oder mehrere Geräte im Beifahrersitz der Maschine, in einer sicheren Entfernung von der Baustelle oder in einer Ferne von der Baustelle steuern und überwachen und die Produktion entsprechend der Baustellensituation planen und anpassen.

Das System von Gravis kann die Produktivität, Sicherheit und Präzision des Bauwesens effektiv verbessern und die Produktivität bestehender Erdbewegungsmaschinen um 30 % erhöhen. Das Unternehmen hat derzeit Kooperationen mit der schweizerischen Rohstoffgruppe Holcim und dem südkoreanischen Baumaschinenhersteller Develon eingegangen.

Gravis Robotics ist eines der aufgelisteten Unternehmen in der "TOP 100 Schweizer Startups 2025". Die "TOP 100 Schweizer Startups" vereint die besten schweizerischen Technologie-Startups und Wachstumsunternehmen. Es ist die international einflussreichste Leitliste im schweizerischen Technologie-Innovationsbereich. Seit 2011 werden jedes Jahr 100 der innovativsten und marktführenden schweizerischen Technologieunternehmen und 25 schweizerische Wachstumsunternehmen mit hohem Unicorn-Potenzial aus ganz der Schweiz ausgewählt, die Bereiche wie Lebenswissenschaften, Baumaschinen, Robotik, Informationstechnologie und Kommunikation, Low-Carbon-Technologie, Lebensmitteltechnologie usw. abdecken. Die "TOP 100 Schweizer Startups" und die dazugehörigen Veranstaltungen sind das Markenzeichen des schweizerischen Innovationsökosystems und repräsentieren die Spitze der schweizerischen Innovation und die neuesten Trends in der internationalen Investition und Finanzierung.

Die chinesische Version der "TOP 100 Schweizer Startups 2025" wird ehrenvoll von Insight Tech herausgegeben. Insight Tech ist der chinesische Lizenzpartner der "TOP 100 Schweizer Startups" und ist für die Marktforschung und -förderung der "TOP 100 Schweizer Startups" in China verantwortlich und unterstützt die Geschäftsbeziehungen der aufgelisteten Projekte mit China. Insight Tech ist ein Dienstleister für die industrielle Innovationskooperation zwischen China und Europa (Schweiz) und setzt sich für die Förderung der Chinesisierung der schweizerischen Innovation und die Internationalisierung der chinesischen Industrie ein, indem es Innovation-Acceleratoren, Kapitalanlagen und Unternehmensberatungsdienstleistungen anbietet.

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