ARCHE 2020 – Schweizer Robotik für die Katastrophenhilfe der Zukunft

In der heutigen Zeit entwickeln sich Technologien laufend und schnell weiter. Dies auch im Bereich der Katastrophenhilfe. Dabei soll die Robotik vermehrt als Unterstützung des Menschen zum Einsatz kommen. Innerhalb von armasuisse Wissenschaft und Technologie kann dank ARCHE die Anwendungstauglichkeit von Robotern beurteilt und die Bedürfnisse der Anwender vertieft kennengelernt werden.

ARCHE – Auge der Zukunft

ARCHE steht für Advanced Robotic Capabilities for Hazardous Environments und beinhaltet eine jährlich stattfindende Veranstaltung des Schweizer Drohnen und Robotik-Zentrums des VBS (SDRZ VBS). Das Forschungsinstrument ARCHE hat zum Ziel, den Technologiereifegrad und die Anwendungstauglichkeit der Schweizer Robotik für die Katastrophenhilfe der Zukunft zu beurteilen. Die Roboter sollen keinen Ersatz für den Menschen sein, sondern ihn bei sogenannten 4D- Aktivitäten (dull, dirty, dangerous, denied) unterstützen und so die Effizienz und Effektivität der Katastrophenhilfe erhöhen. Es sollen Leben gerettet sowie Ersthelfer geschützt und entlastet werden.

Unter der Leitung von armasuisse Wissenschaft + Technologie (W+T) arbeiten der Lehrverband Genie/Rettung/ABC (LVb G/Rttg/ABC), die ETH Zürich und der nationale Forschungsschwerpunkt «NCCR Robotics» zusammen. Durch diese Zusammenarbeit wird ARCHE zu einer Plattform, die es der Wissenschaft, den Bundesbehörden, sowie der Industrie und weiteren Organisationen für Rettung und Sicherheit ermöglicht, Kontakte zu knüpfen, Forschungsarbeiten zu präsentieren und sich über modernste Technologien zu informieren. Daraus ergibt sich eine «Win-Win»-Situation für alle beteiligten Parteien. So kann die Wissenschaft beispielsweise realitätsnahe Daten zur anwendungsorientierten Forschung sammeln, während die Organisationen neue Möglichkeiten für den Einsatz von Robotern in der Zukunft entdecken und beurteilen können.

Integrationswoche ARCHE

Dieses Jahr fand zum dritten Mal eine einwöchige ARCHE-Integrationswoche in der Ausbildungsumgebung der Rettungstruppen in Wangen an der Aare statt. An dieser bislang grössten Schweizer Veranstaltung zur Untersuchung von robotischen Anwendungen für die Katastrophenhilfe nahmen insgesamt 17 Forscherteams aus der Schweiz mit vielfältigen und interessanten Systemen teil. Zudem waren zwei Studententeams mit ihren Fokusprojekten, namens DroGone respektive RoBoa, anwesend. Im Rahmen ihrer Bachelorausbildung an der ETH Zürich erarbeiten die Studenten innerhalb von zwei Semestern aus einer Idee einen Roboterprototypen.

Alle Teilnehmenden erhielten während dieser Woche die Möglichkeit, ihre Roboter in realitätsnaher Umgebung in simulierten Katastrophenszenarien wie etwa Brand-, Flut- oder Erdbebenkatastrophen zu testen, Erfahrungen zu sammeln sowie Daten aufzunehmen, was die praxisorientierte Ausrichtung der Forschung begünstigt.

Forschungsprojekt 1: ANYmal

Ein wiederkehrender Gast war ANYmal, ein vierbeiniger Laufroboter. Dieses Jahr war das Forschungsteam der ETH Zürich mit demselben Konzept aber einer neuen Hardware – dem «ANYmal C» – vor Ort. «An den Testveranstaltungen der ARCHE haben wir die einzigartige Möglichkeit den Roboter in verschiedenen Umgebungen, bspw. im Untergrund, zu testen und Daten zu sammeln», sagt ein Mitglied des Forschungsteams. Die Sammlung der Daten ist für die Entwicklung und den Einsatz des Roboters entscheidend. Der Laufroboter kann dank dem autonomen Betrieb in schwierigen Umgebungen bzw. an schwer erreichbaren Orten eingesetzt werden und eignet sich besonders für Szenarien wie Such- und Rettungseinsätze, Inspektionen und Explorationsaufgaben. Damit der Roboter die Umgebung wahrnehmen kann, sind u.a. Lasersensoren und Kameras eingebaut.

Ein bedeutender Meilenstein war die im Juni 2020 stattgefundene Lieferung der ersten produzierten ANYmal C Roboter an Entwicklungspartner und Forschungskunden weltweit. Zuständig für die Kommerzialisierung ist das Automationsunternehmen ANYbotics.

Der Drohnenjäger Mobula wurde von einem Forschungsteam der Hochschule für Technik in Rapperswil in Zusammenarbeit mit einem Industriepartner entwickelt. Es handelt sich dabei um eine Flächendrohne, welche autonom fliegen kann und eine hohe Geschwindigkeit wie auch eine aussergewöhnliche Wendigkeit aufweist. Ausgerüstet ist die Drohne unter anderem mit Kamerasystemen, einem onboard-Computer sowie einer Netzkanone. Diese Kanone ist im Flügel der Mobula integriert. Sobald die Zieldrohne fokussiert wurde und die Distanz einen Treffer erlaubt, wird das Netz abgefeuert.

Neben der Abwehr von Kleindrohnen mit einer Netzkanone kann Mobula für weitere Zwecke eingesetzt werden. Es können fremde Drohnen angeflogen und autonom verfolgt werden. Auch das Abfliegen von vorgegebenen Flugrouten zur Bildmaterialaufnahme ist möglich.

Der Rettungswurm RoBoa ist eines der zwei Fokusprojekten von einem Studententeam der ETH Zürich und gleichzeitig eine Fortsetzung des Vorgängerprojekts «Proboscis». Dieser Roboter soll bei Erdbeben und der damit verbundenen Bergung von begrabenen Menschen eingesetzt werden. Dabei sollen die Nothelfer bei der Lokalisierung, der Kommunikation und der Ersten Hilfe unterstützt werden.

Damit der Roboter für diese Aufgabe eingesetzt werden kann, wird ein Schlauch ausserhalb des Rohrs – das Umstülprohr - als Hauptantriebssystem verwendet, welches die Reibung minimiert und sich durch Luftdruck fortbewegt. Mit einem Durchmesser von 10 cm passt der Rettungswurm durch kleine Öffnungen und die Länge von bis zu 17 Meter ermöglicht es, beispielsweise weit in ein Trümmerfeld hineinzukriechen. Im Kopf des Roboters befindet sich unter anderem eine Kamera, ein Mikrofon und ein Lautsprecher für die Kommunikation mit dem Opfer.

Die Studenten des Fokusprojekts RoBoa schätzen besonders den Austausch vor Ort. «Über alle Tage hinweg kamen immer wieder Leute vorbei und haben uns Inputs zum Roboter gegeben. », sagte ein Forschungsmitglied.

Link zwischen Armee, Forschung und Industrie

ARCHE ist eine Plattform, wo der Austausch unter Forschern aber auch zwischen Entwickler und Anwender mit einer offenen und positiven Lernkultur gefördert wird und einen Link zwischen Armee, Forschung und Industrie bildet. Während die Forscher ein besseres Anwendungsbewusstsein erhalten, können die Anwender ihr Technologieverständnis erhöhen und werden so befähigt, die Grenze zwischen Realität und Fiktion schärfer zu erkennen und Technologietrends früher zu identifizieren.

Schweizer Drohnen- und Robotik-Zentrum SDRZ VBS

Quelle: Schweizer Armee

17.7.2020