Roboter übernehmen Verantwortung beim Elektronikschrottrecycling
Das wachsende Problem des Elektronikschrotts (Elektro- und Elektronik-Altgeräte) hat einen dringenden Bedarf an innovativen Recyclinglösungen entstehen lassen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ReconCycle wurde eine hochmoderne Robotikarbeitszelle entwickelt, in der modulare Hardware, Soft-Robotik und KI kombiniert sind, um die Demontage von Elektronikschrott zu optimieren.
Revolution im Elektronikschrottrecycling
Das Recycling von Elektro- und Elektronik-Altgeräten ist aufgrund der unterschiedlichen Schadensbilder und der Vielzahl der betroffenen Gerätemodelle bekanntermaßen äußerst komplex. „Der Selbstrekonfigurationsansatz von ReconCycle geht auf diese Komplexität ein, wobei modulare Hardware, KI-gesteuerte Software und adaptive Manipulationsverfahren integriert werden“, erklärt Projektkoordinator Aleš Ude. Das System besteht aus genormten Modulen, die für verschiedene Gerätekategorien neu zu konfigurieren sind. Dieser Prozess wird zunächst von technischen Fachleuten angeleitet, während sich die KI selbstständig an die Variationen innerhalb jeder Kategorie anpasst. „Durch den Einsatz modernster Computersehen- und Sehen-Sprach-Modelle kann die Robotikarbeitszelle optimale Handlungen vorhersagen und sicheres Handhaben zerbrechlicher und starrer Komponenten gewährleisten“, betont Ude. Dank dieser Fähigkeit zur Selbstkonfiguration ist das ReconCycle-System besonders effektiv, wenn es um die Herausforderung geht, verschiedene Modelle desselben Gerätetyps zu recyceln. Beispielsweise erfordern elektronische Bauteile wie Heizkostenverteiler aufgrund ihrer unterschiedlichen Ausführungen und Bedingungen maßgeschneiderte Demontageverfahren. Die flexiblen Instrumente von ReconCycle passen sich nahtlos an diese Anforderungen an, wobei sie für minimale Ausfallzeiten und betriebliche Komplexität sorgen.
Robotik für das Recycling weiterentwickeln
Im Rahmen des Projekts wurden bedeutende Fortschritte in den Bereichen modulare Hardware und Soft-Robotik erzielt. Zu den wichtigsten Innovationen gehören die Spezialhand „qb SoftHand 2“ und der für variable Steifigkeit geeignete Greifer „Variable Stiffness Gripper“ (VSG). „Die qb SoftHand 2 verfügt über ein neu gestaltetes Drei-Sehnen-System für präzise Bewegungen wie Kneifgriffe und Zeigefingeraktionen“, merkt Ude an. Diese Werkzeuge ermöglichen eine effiziente, zerstörungsfreie Demontage, die für die Rückgewinnung wertvoller Materialien von entscheidender Wichtigkeit ist. Zudem sind im VSG-Greifer taktile Abtastung mit adaptiver Steifigkeitskontrolle kombiniert, wodurch eine sichere Handhabung von Komponenten, ohne diese zu beschädigen, gewährleistet wird. Der modulare Aufbau gestattet einen schnellen Werkzeugwechsel und erhöht die Vielseitigkeit. Diese Neuerungen stellen große Fortschritte in der Soft-Robotik dar und eröffnen neue Möglichkeiten für automatisierte Recyclingprozesse.
Effizienzsteigerung durch KI-gesteuerte Handlungsvorhersage
Das Herzstück der Effizienz von ReconCycle ist das innovative Modul „Action Predictor“. Dieses Modul „verbessert die Anpassungsfähigkeit der robotergestützten Demontage mithilfe des Einsatzes großer Sehen-Sprach-Modelle in Kombination mit Beziehungsgraphen und einem Retrieval-Augmented-Generation-Ansatz“, erläutert Ude. Außerdem sagt es mit hoher Genauigkeit die nächsten Demontageschritte voraus. Durch reduzierte Abhängigkeit von manueller Arbeit werden mit dem System die Betriebskosten gesenkt und die Sicherheit der Arbeitskräfte verbessert. Das ist besonders beim Elektronikschrottrecycling wichtig, wo gefährliche Materialien erhebliche Risiken bergen.
Sozioökonomische und ökologische Auswirkungen
Die Fortschritte von ReconCycle tragen zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft bei, da sie dafür sorgen, dass die Rückgewinnungsraten von Materialien erhöht und die Arbeitskosten gesenkt werden. Das automatisierte System steigert die Recyclingeffizienz und sorgt für sicherere Arbeitsabläufe, da hochgradig anpassungsfähige Roboter mit Menschen zusammenarbeiten können, um komplexe Aufgaben zu erledigen. Bis heute wurden 31 wissenschaftliche Arbeiten veröffentlicht, in denen die Beiträge des Projekts zur Weiterentwicklung der Robotik und der Recyclingtechnologien hervorgehoben werden. Industriedemonstrationen wie der Robothon-Wettbewerb und die Vorstellung der qb SoftHand 2 auf der ICRA 2022 zeigen die praktischen Anwendungen der Projektarbeit auf. Diese Zusammenarbeit unterstreicht die Bedeutung der Nachhaltigkeit und fördert gleichzeitig die Innovation in der Robotikbranche. Neben den technischen Errungenschaften hat die Arbeit des Projekts ebenfalls erhebliche sozioökonomische Auswirkungen. Durch die Automatisierung sich wiederholender und gefährlicher Aufgaben schafft ReconCycle sicherere Arbeitsumgebungen und verringert die Abhängigkeit von in die Entwicklungsländer ausgelagerten Arbeitskräften. Das steht im Einklang mit den weltweiten Bemühungen, das Recycling von Elektronikschrott nachhaltiger und ethischer zu gestalten.
Impulsgeber für zukünftige Recyclingtechnologien
Das Projekt ReconCycle stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Recyclingautomatisierung dar. Durch die Bewältigung der Komplexität der Demontage von Elektronikschrott schaffen die innovativen Lösungen die Voraussetzungen für effizientere, anpassungsfähigere und umweltfreundlichere Recyclingsysteme.
Schlüsselbegriffe
ReconCycle, Elektronikschrottrecycling, Soft-Robotik, Robotikarbeitszelle, Elektronikschrott, Elektro- und Elektronik-Altgeräte, Kreislaufwirtschaft, Automatisierung des Recyclings
