So funktioniert es: Der Roboter-Hühnermetzger

Wenn Sie sich jemals gefragt haben, wie knochenlose Hähnchenteile so enden, werfen Sie einen Blick in eines der 4.000 ...

Von Nicole Dyer | Veröffentlicht am 5. April 2013, 19:00 Uhr EDT

Wenn Sie sich jemals gefragt haben, wie knochenlose Hühnerteile so enden, werfen Sie einen Blick in eine der rund 4.000 Geflügelverarbeitungsanlagen in den USA. Schätzungsweise neun Arbeiter bedienen riesige Fließbänder, um zu brühen, zu rupfen, auszunehmen, in Scheiben zu schneiden und zu verpacken Milliarden Vögel jährlich.

Es überrascht nicht, dass die Arbeit in Geflügelbetrieben schmutzig und gefährlich ist. Die Arbeit des Hühnerentbeiners (der das Schultergelenk durchschneidet, um den Flügel vom Körper zu trennen) ist besonders brutal, da er stundenlang in einem Raum mit der Temperatur eines Kühlschranks wiederholte Bewegungen mit einem Messer ausführen muss. Wenn es jemals einen Job für einen Roboter gab, dann diesen. Es ist jedoch schwierig, einer Maschine beizubringen, Geflügel zu tranchieren. Kein Huhn gleicht dem anderen und jeder Schnitt muss perfekt sein. Wenn ein Roboter einen Knochen splittert, verunreinigt er das Fleisch. Wenn zu viel Fleisch zurückbleibt, kostet es seinen Besitzer Geld.

Später in diesem Jahr wird ein Team des Georgia Tech Research Institute in Atlanta einem autonomen Roboter-Hühnermetzger den letzten Schliff geben. Das Intelligent Deboning System, ein einarmiger, messerschwingender Automat, verfügt über den Verstand und die Geschicklichkeit, einen Vogel in nur vier Sekunden zu entbeinen, was einem menschlichen Metzger ebenbürtig ist.

Der Roboter-Hühnermetzger

1) WarteschlangeAusgenommene ganze Hühner sitzen auf Metallkegeln, während sie über ein Förderband laufen, genau wie in einer herkömmlichen Geflügelfabrik.

2) Bewerten Jedes Huhn durchläuft eine Art Fotokabine. Im Inneren scannen zwei Paar Stereokameras den Vogel, ein Paar pro Seite. Ein Computer rendert die Bilder sofort in eine 3D-Karte des Vogels. Es identifiziert auch nützliche Marker wie den Oberarmknochen und die Korakoidknochen.

3) Berechnen (In der Abbildung nicht dargestellt) In einem Produktionsmodell, das die Georgia Tech-Forscher bauen wollen, arbeiten zwei Roboterarme auf gegenüberliegenden Seiten des Förderbands – ein Arm für jede Seite des Vogels. Ausgestattet mit einer 3D-Karte des ankommenden Huhns berechnen die Roboter eine Schnittbahn mit einer Genauigkeit von drei Millimetern. Glücklicherweise entsprechen die Körperproportionen eines Huhns quantifizierbaren Standards. Durch die Berechnung der Abmessungen einer Körperregion können die Maschinen also auf die Abmessungen aller anderen Körperteile schließen.

4) In Scheiben schneidenUm die Flügel aus dem Brustfleisch zu entfernen, schneiden die Roboterarme das Huhn mit einem Messer am Schlüsselbein auf, bewegen sich in Richtung der Schulter, durchschneiden das Schultergelenk und fahren weiter am Hinterteil des Vogels entlang des Schulterblatts entlang – alles in zwei Sekunden.

5) WiederholenNeun Milliarden Mal im Jahr.

Messerarm Das geschäftliche Ende des Roboters ist ein Industriearm, der jenen ähnelt, die zum Schweißen und Lackieren von Autoteilen verwendet werden. Der Prototyp verfügt über sechs Freiheitsgrade (einen weniger als ein menschlicher Arm), um Schnitte so flüssig und anmutig wie möglich zu machen.

Force-Feedback Ein Kraft-Momenten-Sensor an der Messerspitze verleiht der Klinge Feingefühl. Da der Arm den Widerstand spüren kann, kann er die Klinge entlang der Knochenoberfläche bewegen, ohne sie zu durchschneiden, und kann zwischen Fleisch, Sehnen und Bändern unterscheiden. „Die große Herausforderung besteht darin, dem Roboter beizubringen, sein Verhalten in Echtzeit anzupassen, um alle Unterschiede bei verschiedenen Vögeln zu berücksichtigen“, sagt Ai-Ping Hu, leitender Forschungsingenieur am Georgia Tech Research Institute. Force-Feedback ist der Schlüssel zum Erreichen dieses Ziels. Stumpfe Klinge? Auch das weiß der Sensor und signalisiert dem Roboter, ihn zu schärfen.

Gehirn (In der Abbildung nicht dargestellt) Um dem Roboter bei der Berechnung des Schnittpfads zu helfen, vergleichen Algorithmen 3D-Karten jedes Huhns mit einer Datenbank mit Dutzenden verschiedener Körpertypen. Die Maschine lernt auch im Handumdrehen und wird mit jedem neuen Huhn, das sie schnitzt, intelligenter.

Berechnungen pro Sekunde zum Rendern einer Vogelkarte:1.000Sekunden, die zur Berechnung eines Schnitts benötigt werden:0,5Sekunden zum Entbeinen eines einzelnen Vogels:2–4Geschätzte Kosten für jeden Roboterschlachter:350.000 US-DollarPro-Kopf-Verzehr von Pfund Hühnchen in den USA jedes Jahr:84

Den Rest der Artikel aus unserem Abschnitt „Wie es funktioniert“ 2013 finden Sie hier und die gesamte April-Ausgabe finden Sie hier.