Künstliche Intelligenz

Das vollautomatische Sortiersystem von ZenRobotics ermöglicht seit neuestem auch die Behandlung von Verpackungen und trockenen gemischten Wertstoffen. Die Neuentwicklung ist eine Ergänzung des bestehenden Systems. Wie genau der selbstlernende Roboter funktioniert? Wir zeigen es Ihnen. [ Video ]

So funktioniert das Sortiersystem von ZenRobotics


Abfälle vollautomatisch zu sortieren, ist so etwas wie der Heilige Gral der Entsorgungswirtschaft. Denn Abfall ist selten homogen. Je nach Bereich bekommen die Recycler stark vermischte Reststoffe, mit unterschiedlichen Stückgrößen oder solche, die zusammenkleben. Meist muss der Abfall händisch vorsortiert, wenn nicht sogar zum überwiegenden Teil per Hand zerlegt werden.

Das finnische Unternehmen ZenRobotics möchte hier Abhilfe schaffen und hat bereits 2009 den sogenannten Zen RoboticsRecycler, kurz ZRR, vorgestellt. Wie das System aufgebaut ist und arbeitet, erklärte Thomas Baldt Mitte April auf dem Kasseler Abfallwirtschaftsforum.

Aufbau:

Der ZRR besteht aus sechs Komponenten. Dazu gehören:

  • Sortierband: Bandgeschwindigkeit lässt sich automatisch anpassen
  • ZRR-Sensoreinheit: Nahinfrarot-Sensor (NIR), 3-D-Laserscanner, hochauflösende RGB-Kamera (VIS), Metalldetektor
  • ZenRoboticsBrain: Steuerungs-Software in separatem, klimatisiertem Schaltschrank
  • Roboterarme und Smart Gripper (Greifer): Zugriffe pro Stunde je nach Greiferanzahl
  • Auswurfschächte: bis zu sechs pro Roboterarm

Nicht zum System gehören Zerkleinerer oder Brecher, um das Material vorzubereiten. ZenRobotics empfiehlt ebenfalls ein Aufgabecontainer mit Ultraschall-Füllstandssensoren sowie Zwischenpuffer für das zu sortierende Material. Zudem seien unterschiedliche Förderbänder zur Entzerrung und Vereinzelung notwendig.

Vorarbeit:

Bevor der ZRR loslegen kann sind und um das System optimal zu nutzen, muss der Abfallstrom stückig, gut vereinzelt und als Monoschicht vorliegen, betonte Baldt in Kassel. Das mache einige Vorarbeiten notwendig:

  • Größenreduktion auf Stückgrößen kleiner 1.000 Millimeter in der längsten Dimension
  • Entfernung der Feinfraktion kleiner 70 Millimeter
  • Erzeugung einer 3-D-Fraktion durch einen ballistischen Separator

Sortiervorgang:

Das so vorbereitete Material wird dem Sortierband zugeführt und zunächst von der Sensoreinheit durchleuchtet und gescannt. Die Daten gehen dann an das „Gehirn“ – das Herzstück – der Anlage und werden dort ausgewertet. Auf künstlicher Intelligenz basierende Algorithmen identifizieren das Objekt – also Objektgrenzen, Materialart und Gewicht. Daraus werden die besten Angriffspunkte für die nachfolgende Greifereinheit sowie der optimale Abwurfpunkt identifiziert.

Die Greifer sind in einer Rahmenkonstruktion befestigt, die es ihnen ermöglicht, in Materialflussrichtung vor und zurück und über das komplette Sortierband zu fahren. Darüber hinaus bewegen sich die Greifer nach oben und unten, je nach Höhe der Objekte. Zusätzlich können die Greifer um ihre eigene Achse rotieren. Gegen Kollisionen ist die Einheit durch einen mit Druckluft gefüllten Luftbalg geschützt.

Ein System mit zwei Greifern (ZRR2) ist in der Lage bis zu 4.000 Zugriffe (Picks) pro Stunde durchzuführen. Die Zugriffsgeschwindigkeit variiert mit dem Gewicht der zu greifenden Objekte.

Leistungsdaten ZenRobotics

Durchsatz versus Qualität

Der Sortiervorgang ist keineswegs statisch. Das System lernt mit jedem Scan. Zusätzlich kann der Nutzer entscheiden, in welchem Modus er die Anlage fahren will.

Wie Baldt erläuterte, können entweder bestimmte Fraktionen und Reinheitsgrade festgelegt werden, die ausgeschleust werden sollen. So ließe sich auch auf Veränderungen im Abfallstrom reagieren. Oder es sei möglich, zwischen maximalem Durchsatz und Aufbereitungstiefe zu wählen. Alternativ könne auch der für den Betreiber im Moment profitabelste Modus eingestellt werden, indem externe Daten wie Marktpreise für Sekundärrohstoffe in das System gefüttert würden.

Mittels eines Reporting Tool kann der Betrieb zudem von überall auf der Welt jederzeit kontrolliert und auf das Abfallaufkommen sowie die Sortierergebnisse angepasst werden. Anlagenspezifische Leistungsdaten sind mittels PC, Tablet oder Smartphone abrufbar.

Lösungen für andere Abfallströme in Planung

Zen Robotics hat inzwischen europaweit 25 Referenzanlagen installiert. Eine neue Anlage wird derzeit in einem Sortierzentrum im Kanton Genf errichtet. Bislang ist der ZRR auf schweren Baumischabfall spezialisiert und sortiert diesen Strom vollautomatisch in Metalle, Holz, Pappe, Kunststoffe und Mineralik.

Seit Kurzem ist aber auch die Sortierung von Verpackungen und trockenen, gemischten Wertstoffen möglich. Dazu hat ZenRobotics den sogenannten ‚Fast Picker‘ vorgestellt. Bei dem neuen Robotermodell dürfen die Materialien maximal ein Kilogramm wiegen und höchstens 40 Zentimeter groß sein.

Wichtig sei bei jedem Sortiermaterial, dass das gesamte Anlagenkonzept auf die Robotersortiertechnik abgestimmt werde, betonte Baldt in Kassel. Dann sei auch der mannlose Sortierbetrieb keine Utopie mehr.


Video: Sortierroboter von ZenRobotics

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