Connecting4Good: Roboter und Drohnen im humanitären Hilfseinsatz

The New Pope, Jude Law, John Malkovich, Sky

Connecting4Good: Roboter und Drohnen im humanitären Hilfseinsatz

Sie spüren Ver­mis­ste auf, bergen Ver­schüt­tete und liefern Hil­f­s­pakete: Robot­er und Drohnen sind bei Ret­tungsmis­sio­nen gern gese­hene Kol­le­gen. Wenn es für men­schliche Ein­satzkräfte gefährlich wird, hal­ten die uner­schrock­e­nen High­tech-Helden den Kopf hin. In unser­er Rei­he #Connecting4Good erfährst Du wie der Job der tech­noiden Leben­sret­ter heute aussieht und was sie in Zukun­ft leis­ten kön­nten.

Im Jan­u­ar 2018 steuerte ein aus­tralis­ch­er Ret­tungss­chwim­mer eine Drohne über das aufgepeitschte Meer der Nord­küste von New South Wales. Das unbe­man­nte Luft­fahrzeug (UAV) warf einen Schwimmkör­p­er ab und ret­tete damit zwei Jugendlichen in Seenot das Leben. Eine ungewöhn­liche Ret­tungsak­tion? Keines­falls. Robot­er und Drohnen sind seit Jahren bei Such- und Hil­f­s­mis­sio­nen im Ein­satz. Ob im Wass­er, am Boden oder in der Luft: Die tech­noiden Ret­ter ler­nen ständig dazu und ver­fein­ern ihre Fähigkeit­en.

Bundesweit einmaliges Robotik-Zentrum in NRW

In Dort­mund eröffneten Stadt und Feuer­wehr das erste Ret­tungsro­botik-Zen­trum Deutsch­lands. Auf dem ehe­ma­li­gen Hochofen­gelände Phoenix-West entwick­eln und erproben die Experten des neuen Kom­pe­tenz-Zen­trums Ret­tungsro­bot­er für zivile Hil­f­sein­sätze. Dies geschieht unter möglichst real­ität­sna­hen Bedin­gun­gen auf dem eigens dafür prä­pari­erten Ver­suchs­gelände.

Das erk­lärte Ziel: Sichere und effizien­tere Ein­sätze für die Ret­tungskräfte der Feuer­wehr im ganzen Bun­des­ge­bi­et. Trotz aller Sicher­heits­maß­nah­men ver­let­zen sich weltweit Tausende Ein­satzkräfte bei der Arbeit – einige davon sog­ar tödlich. „Im Ide­al­fall wer­den die entwick­el­ten Robot­er beson­ders gefährliche Auf­gaben übernehmen, ohne dass Men­schen sich in Gefahr brin­gen”, sagt Sabine ten Hagen-Knauer, vom Bun­desmin­is­teri­um für Bil­dung und Forschung.

Die Basis des neuen Zen­trums bilden vier mögliche Ein­satzge­bi­ete: Feuer, Ein­sturz und Ver­schüt­tung, Detek­tion von Gefahrstof­fen sowie Hochwass­er. Für die einzel­nen Szenar­ien wer­den im „Liv­ing Lab“, einem Labor mit angeschlossen­em Ver­suchs­gelände, Robotik-Experten, Wis­senschaftler, Fir­men und spätere Anwen­der gemein­sam an möglichen Lösun­gen für Robot­er-Sys­teme forschen. Die so geschaf­fe­nen Prüfkri­te­rien, sollen eine spätere Stan­dar­d­isierung der Sys­teme gewährleis­ten.

Microdrones geben Halt bei der Wasserrettung

Für eine gute Sache auf offen­er See sind auch die fliegen­den Helfer von Micro­drones im Ein­satz – allerd­ings auf dem gewohn­ten Luftweg. Der Drohnen­her­steller aus Siegen möchte mit sein­er Inno­va­tion die Reak­tion­szeit für Ret­tungss­chwim­mer erhöhen und Panik bei den Verunglück­ten ver­mei­den. Das unbe­man­nte Luft­fahrzeug ist mit ein­er Ret­tungs­bo­je sowie Kam­era aus­gerüstet und wird von einem speziell aus­ge­bilde­ten Ret­ter ges­teuert. Über das Live-Video sieht er, wo er die Boje möglichst nahe am Ertrink­enden abset­zen kann. Diese bläst sich automa­tisch auf und hält den Verunglück­ten sich­er über Wass­er, während er auf die men­schlichen Ret­ter wartet.

Elektronische Spürnase „erschnüffelt“ Vermisste

Bei der Suche nach Erd­beben- oder Law­inenopfern kann bis­lang kein Robot­er mit dem Spürsinn eines Ret­tung­shun­des mithal­ten. Das kön­nte sich aber bald ändern, denn Forsch­er der ETH Zürich haben hochsen­si­ble Gassen­soren entwick­elt, die kle­in­ste Men­gen men­schlich­er Stof­fwech­sel­pro­duk­te wie Aze­ton, Ammo­ni­ak und Iso­pren wit­tern sollen. Kom­biniert mit  han­del­süblichen CO2- und Feuchtigkeitssen­soren kön­nte das neue Mess­gerät annäh­ernd so zuver­läs­sig arbeit­en wie das vier­beinige Vor­bild. In ein­er Ver­such­skam­mer am Insti­tut für Atem­gas­an­a­lytik der Uni­ver­sität Inns­bruck bewiesen die Geräte bere­its einen „guten Riech­er“ und sollen nun unter Realbe­din­gun­gen getestet wer­den. Kün­ftig kön­nten auch Ret­tungsro­bot­er und Drohnen mit der elek­tro­n­is­chen Schnüf­fel-Sen­sorik aus­ges­tat­tet wer­den, um in schw­er zugänglichen Gebi­eten oder nach Naturkatas­tro­phen nach Ver­schüt­teten und Ver­mis­sten zu suchen.

Rettende Technik: Search and Rescue Roboter

Am Boden war der japanis­che Ret­tungsro­bot­er Quince ein­er der ersten, der sich durch Schutt und Geröll den Weg zu Ein­sat­zorten bah­nte. Seine Nach­fol­ger haben bere­its viel dazugel­ernt. Sie „wit­tern“ zwar noch keine Ver­schüt­teten, dafür aber explo­sive Gase, bewe­gen Gefahrgut und bergen Objek­te, die in Trüm­mern ver­graben sind. Soge­nan­nte SAR-Robot­er (Search And Res­cue) kön­nen sich bei der Bergung auch mit Werkzeu­gen wie Bohrmaschi­nen, hydraulis­chen Spreiz­ern und Scheren aushelfen. Drohnen mit Autopi­lot- und Bild­ver­ar­beitungssys­te­men scan­nen der­weil aus der Luft eingestürzte Gebäude oder Land­schaften, spüren Ver­let­zte auf, sam­meln bei Umweltkatas­tro­phen Infor­ma­tio­nen und liefern Erste-Hil­fe-Pakete.

Rettungskumpel für alle Härtefälle

Der Robotik-Forsch­er und CEO von 4Front Robot­ics, Alex Ramirez-Ser­ra­no, traut den tech­noiden Helfern aber noch viel mehr zu. Er möchte, dass Ret­tungsro­bot­er kün­ftig die ersten am Ein­sat­zort sind und men­schlichen Kol­le­gen gefährliche Auf­gaben abnehmen. Dafür arbeit­et Ramirez-Ser­ra­no an manövri­er­fähi­gen, leicht­en und kostengün­sti­gen Robot­ern, die den kom­plex­en Anforderun­gen unter­schiedlich­er Ret­tung­sein­sätze gewach­sen sein sollen. Ein Schw­er­punkt liegt in der Entwick­lung von UAVs, die vor allem bei Katas­tro­phen im urba­nen Raum einge­set­zt wer­den kön­nten – beispiel­sweise bei der Bergung von Men­schen in einem eingestürzten, ungesicherten Gebäude.

Flexibel, autonom und intelligent: Die Rettungsroboter von morgen

Bis­lang wer­den Robot­er und Drohnen vom Men­schen fer­nges­teuert oder führen vor­pro­gram­mierte Manöver aus. Für den Experten beste­ht die eigentliche Chance und Her­aus­forderung nun darin, autonome Ret­tungsro­bot­er zu entwick­eln, die selb­st­ständig Prob­leme erken­nen und entsprechend reagieren kön­nen – Kün­stliche Intel­li­genz (KI) ist das Schlüs­sel­wort. Im Ide­al­fall kön­nten die High­tech-Helden dann am Boden, in der Luft und im Wass­er im Ein­satz sein. Laufen, fahren, klet­tern, sprin­gen, fliegen oder schwim­men – all das müssten Ret­tungsro­bot­er der Zukun­ft kön­nen, wenn es nach dem Forsch­er geht.

 ANYmal: Ein Laufroboter auf vier Beinen

Ein vielver­sprechen­der Kan­di­dat ist zum Beispiel der Laufro­bot­er ANY­mal, den das Team der ETH Zürich im ver­gan­genen Jahr beim europäis­chen Robot­er-Wet­tbe­werb ERL Emer­gency ins Ren­nen schick­te. Durch seine gelenkige Kon­struk­tion kann der Vier­bein­er unter anderem Trep­pen steigen, tanzen und sprin­gen und erin­nert auf­grund sein­er Bewe­gungsmuster an tierische Vor­bilder. Da er per­ma­nent seine Umge­bung scan­nt, kann der Ret­tungsro­bot­er seinen Ein­satz bere­its autonom pla­nen und durch­führen. Ziel der Entwick­ler ist, dass Laufro­bot­er wie ANY­mal zum Beispiel bei der Suche und Ret­tung verunglück­ter Per­so­n­en in alpinen Regio­nen aushelfen.

Rettungsroboter auf dem Prüfstand: Üben für den atomaren Ernstfall

Bei der Katas­tro­phenübung des ERL Emer­gency zeigten auch andere Forsch­er, wie ihre Ret­tungsro­bot­er an Land, in der Luft und im Wass­er zusam­me­nar­beit­en. Beim Krisen­szenario am ital­ienis­chen Strand von Piom­bi­no soll­ten die Robot­er unter anderem den Aus­tritt gefährlich­er Chemikalien stop­pen, Ver­mis­ste bergen und Erste-Hil­fe-Pakete aus­liefern. Als praxis­er­probter Profi manövri­erte sich zum Beispiel der Boden-Robot­er Tele­max vom Team Tele­rob auf seinen Ket­ten­rädern durch den Par­cours. Das Unternehmen aus Ost­fildern entwick­elt seit Jahren fer­nges­teuerte Robot­er, die unter anderem auf die Entschär­fung von Spreng- und Brand­sätzen spezial­isiert sind. Schon 2013 trainierte der Tele­rob beim Robot­er-Wet­tbe­werb EuRathlon für den explo­siv­en Ern­st­fall.

TEMP: Schwimmender Roboter-Schwarm baut Rettungswege  

Ger­ade nach Über­schwem­mungen oder Katas­tro­phen in küsten­na­hen Regio­nen sind Straßen für Ret­tungskräfte häu­fig versper­rt oder zer­stört. Wo es an Infra­struk­tur für human­itäre Hil­fe fehlt, kön­nte die Schwarmintel­li­genz von TEMP (Tac­ti­cal-Expand­able-Mar­itime-Plat­form) weg­weisend sein. Die manövri­er­fähi­gen Robot­er wer­den vor Ort zu Wass­er gelassen und verbinden sich zu schwim­menden Plat­tfor­men. Über diese sollen Helfer zu den Ver­let­zten gelan­gen oder Hil­f­s­güter trans­portieren kön­nen. Bish­er existieren die mod­u­laren Brück­en­bauer zwar nur in Mod­ell­größe, als solche haben sie ihre ersten Übun­gen an der Uni­ver­si­ty of Penn­syl­va­nia aber schon mit Bravur gemeis­tert.

„Octavia, Wasser Marsch!“

Ein ander­er uner­schrock­en­er „Held“ aus Kupfer und Kun­st­stoff soll bei der US-Marine brandge­fährliche Auf­gaben übernehmen. Forsch­er des Naval Research Lab­o­ra­to­ry stell­ten vor ein paar Jahren ihren humanoiden Feuer­wehr-Robot­er Octavia vor, der an Bord Brände bekämpfen soll. Der rol­lende Robot braucht nur einen men­schlichen Hin­weis per Sprachansage, um den Brand­herd zu lokalisieren. Aus­ges­tat­tet mit Hitze-Sen­soren, Infrarot­sys­tem und Kam­eras erken­nt Octavia dann die Gefahren­quelle und begin­nt mit den Löschar­beit­en.

Erste Hilfe aus der Luft: Drohnen im Notdienst

Vor allem mit liegen­den Ret­tungskol­le­gen hat man mit­tler­weile viel Praxis­er­fahrung. Ende 2016 hat die Regierung des südafrikanis­chen Lan­des Malawi mit Unter­stützung des Kinder­hil­f­swerks Unicef den ersten Drohnen-Kor­ri­dor des Kon­ti­nents eingewei­ht. Im Radius von 40 Kilo­me­tern sollen die Flu­gas­sis­ten­ten nun zeigen, wie sie bei human­itären Mis­sio­nen helfen kön­nen. Derzeit üben sie sich unter anderem im Trans­port von Medika­menten, Blut­proben und Impf­stof­fen. Eben­so kön­nten sie kün­ftig beim Auf­bau von Not­fall-Kom­mu­nika­tion­snet­zen unter­stützen.

GigaCube

Mit Drohnen und Smartphones gegen tödliche Moskitos

Auch im Kampf gegen hart­näck­ige Tropenkrankheit­en wird der Ein­satz fliegen­der Kund­schafter erprobt. Malar­ia ist in weit­en Teilen Afrikas noch immer ein gewaltiges Prob­lem. Insek­tengifte gegen die Lar­ven der Anophe­les-Mücke sind zwar wirkungsvoll, aber sehr teuer.

Deshalb haben Forsch­er der Aberys­t­wyth Uni­ver­si­ty of Wales eine geziel­tere Lösung entwick­elt Auf der Insel San­si­bar scan­nt eine Phan­tom 3 von DJI Mück­en-Hotspots wie Reis­felder, um poten­zielle Brut­stät­ten aufzus­püren. Inner­halb von 20 Minuten sam­melt die Drohne detail­lierte geografis­che Dat­en von bis zu 30 Hek­tar Land. Nach der Auswer­tung kön­nen Boden­teams das teure Insek­tizid punk­t­ge­nau auf den Wasser­flächen und Tüm­peln verteilen. Kün­ftig soll der High­tech-Flieger seine Dat­en direkt an die Smart­phones der Ein­satzkräfte senden. Auch eine vol­lau­toma­tisierte Drohne ist in Pla­nung, die den Lar­ven an den erkan­nten Brut­stät­ten den Garaus macht.

Humanitäre Roboter Drohne DJI3 featured Vodafone

Fliegende Rettungs-Roboter aus Deutschland

Auch hierzu­lande starten bere­its fer­nges­teuerte Ret­tungsas­sis­ten­ten zu Unglück­sorten und Katas­tro­phenein­sätzen. Die Such- und Ret­tungs­drohnen von Micro­drones geben zum Beispiel bei Unfällen einen Überblick, spüren Ver­mis­ste auf und liefern Hil­f­s­güter aus. Gesellschaft bekom­men die unbe­man­nten Helfer unter anderem vom Air­Ro­bot aus Arns­berg oder den SAR-Drohnen von Air­borne Robot­ics in Kla­gen­furt, die eben­falls aus der Luft bei Ret­tung­sein­sätzen assistieren.

Tech­nis­che Anwärter für den Posten als Not­fal­las­sis­tent gibt es mit­tler­weile also jede Menge. Einige von ihnen kön­nten im Okto­ber 2018 bei der Pre­miere der japanis­chen World Robot Sum­mit ihre Kom­pe­ten­zen als Leben­sret­ter erneut unter Beweis stellen.

Hier find­est Du weit­ere span­nende fea­tured-Artikel zum The­ma #Connecting4Good.

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Titelfoto: Robotic Systems Lab, ETH Zurich

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