Dübendorf/St. Gallen/Thun – Empa-Forscher Mirko Kovac ist seit 1. September Professor für «Sustainability Robotics» an der «School of Architecture, Civil and Environmental Engineering» der EPFL. Die Professur und das zugehörige Labor, die von der EPFL und der Empa gemeinsam getragen werden, vereint die Expertise der Empa im Bereich Materialien, Engineering und Flugarena – unter anderem der gerade im Bau befindliche «DroneHub» im NEST – und der EPFL im Bereich Umwelt-Monitoring. Sie gibt den Forschenden und Studierenden die Möglichkeit, je nach Fragestellung an beiden Institutionen zu arbeiten.
Mirko Kovac leitet seit Ende 2018 das gemeinsam mit dem «Imperial College London» betriebene «Laboratory of Sustainability Robotics» an der Empa. Er ist bereits seit September 2023 Titulalprofessor an der EPFL und Professor am «Imperial College London», wo er das «Aerial Robotics Lab» und das «Center of Excellence in Infrastructure Robotics Ecosystems» leitet. Mit seinen Teams in London und Dübendorf – und neu auch in Lausanne – entwickelt er Drohnen der nächsten Generation, die ausserhalb der Laborbedingungen in einer sich ständig verändernden Umgebung mit der Umwelt interagieren. Etwa, indem sie Sensoren in Baumwipfeln platzieren oder in den Weltmeeren und Seen Wasserproben aus verschiedenen Tiefen sammeln. Wichtige Daten, um den Gesundheitszustand dieser Ökosysteme zu analysieren und sie so besser schützen zu können.
Ein neues Feld in der Robotik am Entstehen
«Sustainability Robotics» heisst dieses neue Spezialgebiet. Inspiriert sind die autonomen Systeme von der natürlichen Welt, beispielsweise von Insekten. So könnten Drohnen in Zukunft nicht nur für die Umweltwissenschaften neue Felder eröffnen, sondern sie könnten auch das Potenzial haben, die Bauindustrie zu revolutionieren, etwa indem sie fliegend 3D-Materialien für den Bau oder die Reparatur von Gebäuden drucken («Aerial Additive Manufacturing», AAM), und sogar Menschenleben zu schützen. Letzteres zum Beispiel bei Bränden, in dem sie einen Überblick der Situation liefern, bevor die Feuerwehr in das Flammenmeer tritt.
Derzeit hat Mirko Kovac alle Hände voll zu tun, denn die Bauarbeiten für den «DroneHub» im Experimentalgebäude NEST auf dem Empa-Campus in Dübendorf sind in vollem Gang. Die «Voliere» für seine Drohnen ermöglicht es den Forschenden um Kovac dank eines Käfigs, der die Forschungsplattform von der Aussenwelt abschirmt, uneingeschränkt Testläufe mit Robotern und Drohnen unter freiem Himmel durchzuführen. Das Labor unter freiem Himmel dient als Brücke zwischen Innen- und Aussenräumen sowie zwischen gebauter und natürlicher Umwelt. Hier will das internationale Team rund um Kovac nicht nur erforschen, inwiefern Drohnen und andere Roboter im Bereich von Gebäudeinspektion, Wartung und Reparatur Aufgaben übernehmen können, die für Menschen entweder zu gefährlich oder umständlich sind, sondern auch ein diverses Portfolio an Robotern und Drohnen zur Ermittlung von Umweltdaten in Wäldern und Feuchtgebieten entwickeln.
Eine Voliere für die Drohnenforschung
Ein einzigartiges Merkmal im «DroneHub» ist die so genannte AAM-Wand, die es den Forschern erlaubt, verschiedenste Oberflächenmaterialien zu installieren und flexibel auszutauschen um so eine ganze Bandbreite an Szenarien nachzubilden. An diesen Oberflächen sollen spezielle Kletter- und Flugroboter allfällige Schäden erkennen und selbständig reparieren können. Das Spezielle daran: Die fliegenden Unterhaltsroboter scannen die Oberflächen nicht nur, sie sind auch in der Lage, Unterhalts- und Konstruktionsarbeiten direkt aus der Luft wahrzunehmen. In solchen und ähnlichen Robotern sehen die Forschenden die Zukunft der Gebäudewartung. Weitere Einsatzgebiete sollen Messungen und Datenerhebung in natürlichen Umgebungen umfassen. Dazu sollen Objekte wie künstliche und natürliche Bäume den «DroneHub» ergänzen, um Tests zum Zusammenspiel von Messdrohnen und Biosphäre zu ermöglichen. Eröffnet werden soll der «DroneHub» im November. (pd/mc/pg)