Intelligente Roboter aus dem Kellerlabor der TU Darmstadt

DARMSTADT - In der Technischen Universität (TU) Darmstadt entwickelte Rettungsroboter waren jüngst gleich bei zwei internationalen Wettbewerben erfolgreich: Beim in Österreich ausgetragenen europäischen Roboterwettbewerb „EnRicH“ gab es für die hohe Qualität der in Echtzeit erstellten dreidimensionalen Umgebungskarte einen ersten Platz. Einen Hauptpreis für den intelligentesten Rettungsroboter krönte die Teilnahme beim weltweit größten RoboCup-Wettbewerb für intelligente Roboter in Australien.

Fokus liegt auf der Systemintelligenz

Verantwortlich für diese Erfolge ist das um den Informatik-Professor Oskar von Stryk arbeitende Team „Hector“ am Fachgebiet Simulation, Systemoptimierung und Robotik. „Hector“ steht für „Heterogeneous Cooperating Team of Robots“. Kevin Daun gehört dazu. Der Doktorand erklärt die Besonderheiten der im Keller des Alten TU-Hauptgebäudes entwickelten Systeme: „Wir setzten den Fokus ganz klar auf Systemintelligenz.“ Das heißt: Die Roboter sollen sich autonom in einer ihm unbekannten Umgebung bewegen. Und zwar dort, wo es für Rettungskräfte extrem gefährlich ist: in havarierten Atomkraftwerken, Öl- und Gasförderplattformen, in eingestürzten Gebäuden, wie jüngst in der Pariser Kathedrale Notre Dame, oder bei einem Grubenunglück.

Die Roboter können dann eine erste Gefahreneinschätzung oder Messungen vornehmen und verletzte Personen identifizieren. Rettungseinsätze lassen sich so zielgerichtet planen „Kleinere Roboter sind durchaus schon im Einsatz“, erklärt Daun und verweist auf das eingestürzte World Trade Center oder das havarierte Kernkraftwerk Fukushima. „Allerdings sind sie auf eine permanente Fernsteuerung angewiesen“, erklärt er und erläutert die damit verbundenen Probleme: Erfolgt die Steuerung über Kabel, können diese sich verheddern oder einklemmen. Hinter dicken Mauern wiederum stößt die Steuerung über Funk auf ihre Grenzen: „Wir konzentrieren uns hier deshalb auf die Entwicklung autonomer Systeme.“ Somit lautet die Vorgabe: die Erkundungs- und Rettungsroboter müssen ihre Umgebung selbst erkennen und sich eigenständig ihren Weg bahnen. „Dazu statten wir hier Standardroboter mit zusätzlichen Sensoren für die Bildverarbeitung aus und arbeiten an der Bewegungsoptimierung“, berichtet Daun und erläutert die bisherige Entwicklungsarbeit an verschiedenen Robotormodellen.

Da ist „Johnny 05“ mit Kopf, Rumpf, Armen und Beinen aus Metall. „Solche humanoiden Systeme sind sehr fragil. Allein das Gehen ist eine große Herausforderung“, erläutert er. Die ersten „Hector“-Rettungsroboter hat man deshalb mit vier Rädern ausgestattet. Doch die stoßen bei großen Unebenheiten oder Treppen an Grenzen. Der „Demonstrator D2“, der in Österreich bei einem simulierten Kernkraftwerksunfall das Rennen machte, ist mit einem Kettenantrieb ausgestattet. Damit kann der Roboter auch den im TU-Forschungslabor errichteten und ständig neue Anforderungen mit sich bringenden Hindernisparcours bewältigen. Dort hat D2 auch das Öffnen von Türen gelernt. Und er schafft es sogar, Verletzte einige Meter zu bewegen, um sie aus einer unmittelbaren Gefahrenzone zu entfernen.

Autonome Systeme sind noch ein Langzeitprojekt

„Unsere Forschungsarbeit dient der Entlastung und dem Schutz von Rettungskräften“, betont Kevin Daun. Zusammen mit dem jüngst etablierten Forschungsverbund Rettungsrobotik arbeite man an dem Ziel, eine Task-Force-Einheit zu bilden, die bei größeren Gebäudeeinstürzen, Atom- oder Chemieunfällen die Einsatzkräfte mit Robotern, die keine permanente Steuerung von außen brauchen, bei der Lageeinschätzung unterstützen. Bei der Erkundung von Gebäuden werde das in wenigen Jahren gelingen. Die Rettung von Menschen durch autonome Robotersysteme sei dagegen noch ein Langzeitprojekt. Ganz ohne Risiko sind solche Einsätze für die teuren Roboter auch nicht. „Natürlich kann ein Roboter beispielsweise von herabfallenden Bauteilen beschädigt werden“, sagt Daun, „aber selbst wenn es einen Totalschaden gibt – das ist immer noch besser, als wenn Rettungseinsätze Menschenleben kosten.“