Schwarmhubschrauber als Retter in der Not

Fraunhofer-Forscher entwickeln Steuersystem für Flugroboterschwarm

Wissenschaftler am Fraunhofer Institut für Informations- und Datenverarbeitung haben ein Steuersystem für einen Schwarm von unbemannten Flugobjekten entwickelt. Die Flugroboter sollen selbstständig in Katastrophengebieten agieren und mithilfe des Softwaresystems ihre Aktionen miteinander abstimmen.

Nach einem Erdbeben oder einer Überschwemmung sind die Rettungskräfte darauf angewiesen, möglichst schnell Informationen darüber zu bekommen, wo Menschen ihre Hilfe brauchen. Das gilt vor allem für einsturzgefährdete Häuser, in denen sich die Retter selbst in Gefahr bringen würden. Geht es nach den Wissenschaftlern des Fraunhofer Instituts für Informations- und Datenverarbeitung (IITB) in Karlsruhe, werden kleine, autonom agierende Hubschrauber diese gefährliche Arbeit übernehmen.

Diese Flugroboter sollen künftig als Schwarm auftreten (Foto: Fraunhofer IITB).

Bei den unbemannten Flugobjekten (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) handelt es sich um etwa einen Meter große viermotorige Hubschrauber, sogenannte Quadrocopter, die wendig genug sein sollen, dass sie auch in eingestürzten Gebäuden manövrieren können. Sie sind mit einer Reihe von Sensoren ausgestattet, um Daten zu sammeln. Dazu gehören Infrarot- und normale Kameras, verschiedene Messgeräte sowie Sensoren, die Schadstoffe erkennen. Um möglichst effizient zu sein, sollen die Quadrocopter gleich als Schwarm auftreten. Die Forscher am Fraunhofer IITB haben eine Steuersoftware für den UAV-Schwarm entwickelt.

Das System besteht aus Modulen, sogenannten Softwareagenten. Jeder Agent steuert einen UAV. Während des Einsatzes übermitteln die Flugroboter ständig Daten, die die Agenten auswerten. Die Agenten kommunizieren ständig miteinander und koordinieren so die Aktionen der einzelnen UAVs, sagt Projektleiter Axel Bürkle. "So kann beispielsweise ein Gerät sehr nah an eine Person heranfliegen, um die Schwere der Verletzungen festzustellen, während ein anderes den schnellsten Weg für die Bergung sucht." Das System sei auch lernfähig, so die Wissenschaftler. Das bedeutet, die Agenten speichern die Abläufe von bestimmten Aktionen und können so beim nächsten Einsatz noch schneller reagieren.

Derzeit testen die Karlsruher Forscher ihr System an Hand von Simulationen für verschiedene Einsatzzwecke. Dazu gehören neben Katastropheneinsätzen auch alltägliche Aufgaben wie etwa die Überwachung von Gebäuden oder Grundstücken. Sie gehen davon aus, dass die UAV-Schwärme in etwa einem Jahr eingesetzt werden können.

Die Idee hinter der Schwarmrobotik ist, statt eines einzigen komplexen Roboters viele kleinere und weniger komplexe Systeme einzusetzen, die wie Ameisen als Schwarm agieren und so sehr leistungsfähig sein können. Die Herausforderung für die Entwickler auf diesem Gebiet ist, ein Steuersystem zu schaffen, das in der Lage ist, die einzelnen Roboter auf der Basis situationsbezogener Kommunikation zu koordinieren.