Automatisierung und vernetzte Mobilität in der Rettungsrobotik – DRZ e.V.

30. April 2022 | Nicola Rupp und Dirk Aschenbrenner, Deutsches Rettungsrobotik-Zentrum (DRZ)

Ob in der Luft, zu Wasser oder zu Lande, unbemannte Fahrzeuge bringen schon heute in vielen Bereichen einen großen Mehrwert. Im Deutschen Rettungsrobotik-Zentrum (DRZ) wird der Einsatz dieser Technologie für die Anwendung in der zivilen Gefahrenabwehr erforscht und entwickelt.

2018 gegründet, dient der DRZ e.V. als Trägerverein für das Projekt „Aufbau des Deutschen Rettungsrobotik-Zentrums“, welches vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Sicherheitsforschung gefördert wird. In einer Laufzeit von vier Jahren wurde und wird eine (Forschungs-)Infrastruktur mit ausgedehnten Testflächen, einer Akademie sowie Möglichkeiten der Zertifizierung und Standardisierung aufgebaut. Und auch nach Projektende im September 2022 wird es in Dortmund auf 1.300 qm Indoor- und 1.500 qm Outdoor-Fläche weitergehen.

Vernetze Mobilität und Automatisierung für die zivile Gefahrenabwehr

Ein Alarm wird ausgelöst. Sofort erhebt sich ein vernetzter, autonom fliegender Schwarm UAVs und erkundet die Lage. Auf Basis der so gewonnenen Daten wird anschließend automatisch die Unterstützung durch bodengebundene Roboter oder robotische Wasserfahrzeuge nachgefordert.

Vernetzte Mobilität ermöglicht es ihnen, sich untereinander und mit dem Schwarm UAVs zu koordinieren und den Einsatzort selbstständig zu erreichen.

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"Durch diese gemeinsame Koordination sowie Automatisierung können Menschen gerettet, kann die Gefahr abgewehrt oder wenigstens signifikant eingedämmt werden. Und: All diese Maßnahmen können schon starten, bevor menschliche Einsatzkräfte vor Ort sind und dann auch in enger Mensch-Maschine-Kooperation. Das ist unsere Vision.“, sagt Dirk Aschenbrenner, Vorstandsvorsitzender des DRZ. Er ist Leiter der Feuerwehr Dortmund, die ein eigenes Forschungsinstitut (IFR) betreibt, sowie Präsident der Vereinigung zur Förderung des Deutschen Brandschutzes (vfdb). Die Thematik der Digitalisierung in der Gefahrenabwehr liegt ihm hier besonders am Herzen.

5G, Motion-Capture und Automatisierung

Diese Vision in die Tat umzusetzen, daran arbeitet das Deutsche Rettungsrobotik-Zentrum (DRZ) auf 2.800 qm Testfläche gemeinsam mit einem starken Netzwerk aus Forschung, Anwendung und Industrie. Die Versuchshalle bietet zahlreiche Möglichkeiten, die Hardware der robotischen Systeme zu testen. Ausgestattet mit einer eigenen 5G-Zelle sowie so genannten Absorberwänden, die Funkübertragungen stören können, bietet das DRZ verschiedene Optionen, die Kommunikation von UAV und Co. ausgiebig und unter verschiedenen Bedingungen zu testen.

Denn diese Kommunikation ist es, die vernetzte Mobilität für robotische Systeme ermöglicht. Dabei kann jede Bewegung, jede Drehung und auch die Position der UAV/UGV auf etwa 600 qm der Halle über das Motion-Capture-System präzise erfasst werden. So wird erprobt, ob die automatisierten Bewegungen genau dem anvisierten Soll entsprechen. Dies kann auf einer freien Ebene, aber auch in den genormten Testflächen (US-amerikanische ASTM-Norm) erfolgen, welche verschiedene Untergründe simulieren oder auch Schrägen und sogar Treppen abbilden. Über ihr LiDAR-System erfassen die Roboter und Drohnen ihre Umgebung mittels Laser-Abtastung und können so – etwa auf einem vorgegebenen Pfad – ihren Weg autonom um Hindernisse herum finden.

Tests in realistischem Outdoor-Szenario

Die Außenfläche umfasst 1.500 qm und ermöglicht Versuche in einem authentischen Trümmerfeld, das ein Erdbeben-Szenario widerspiegelt.

Hier wird ein zweistöckiges Gebäude simuliert, das durch Betonröhren und eine Metalltreppe erreichbar ist – für robotische Systeme, die auf Funkkommunikation, GPS und Kamerasysteme angewiesen sind, stellt dies eine realistische Herausforderung dar. Ergänzt wird das Szenario um eine Testfläche mit verschiedenen Untergründen. Perspektivisch sollen verschiedene Wasserflächen ergänzt werden. Die in dieser Testumgebung gewonnenen Erkenntnisse können dann auch auf andere Anwendungsfälle der automatisierten und vernetzten Mobilität übertragen werden.

Ein einzigartiges Netzwerk

Sämtliche Testflächen dienen zur Erforschung und Erprobung von robotischen Systemen für die zivile Gefahrenabwehr. Dafür wurde und wird ein einzigartiges Netzwerk aus Industrie, Anwendung und Forschung etabliert und ausgebaut, welches sich dem Thema Rettungsrobotik verschrieben hat und mit dem Ziel zusammenarbeitet, dass robotische Systeme genau an der Stelle unterstützen, an der Menschen nicht in den Einsatz gehen können oder sollten, oder wo mechanische Unterstützung hilfreich sein kann. Dies umfasst einsturzgefährdete Gebäude, CBRN-Lagen oder auch große Vegetationsbrände. Während das Konsortium des BMBF-Projektes „Aufbau des Deutschen Rettungsrobotik-Zentrum“ noch mehrheitlich von Forschungspartnern getragen wurde, setzt sich die Mitgliederschaft von aktuell 36 Institutionen zu je einem Drittel aus Industrie, Anwendung und Forschung zusammen. Die verschiedenen Akteure an einen Tisch zu bringen, ist dabei erklärtes Ziel. Dies ermöglicht es, gemeinsam Bedarfe der Anwendung zu identifizieren, Lösungen zu erforschen und zu testen und dann marktreife Produkte zu entwickeln.

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