Die Arbeitsgruppe Autonome Intelligente Systeme am Institut für Informatik VI – Intelligente Systeme und Robotik der Universität Bonn forscht seit 2018 an autonomen Flugrobotern zur Unterstützung von Einsatzkräften. In der ersten Förderphase des Deutschen Rettungsrobotik-Zentrums (DRZ) wurden Flugroboter entwickelt, die mit 3D-Laserscannern und Kameras ihre Umgebung erfassen und autonom in der Nähe von Hindernissen und in Innenräumen navigieren können.
Verbesserung in zweiter Phase
In der jetzt beginnenden zweiten Förderphase des DRZ liegt der Fokus der Forschungsarbeit darauf, diese Flugroboter kleiner, leichter, kostengünstiger und zahlreicher zu machen. Dafür müssen neue Forschungsherausforderungen adressiert werden, wie beispielsweise die nur auf Kameras und Inertialsensoren basierende dreidimensionale Umgebungsmodellierung sowie die Koordination der Flugroboter im Schwarm, sodass die Einsatzumgebung schnell erfasst und das Lagebild live aktualisiert werden kann.
„Autonome Flugroboter-Schwärme haben großes Potenzial, unzugängliche und gefährliche Umgebungen schnell zu erfassen und so Einsatzkräfte dabei zu unterstützen, Leben zu retten und Schäden zu minimieren“, sagt der Leiter der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Sven Behnke.
Das Bonner Team bringt in das Projekt umfangreiche Erfahrungen mit autonomen Flugrobotern ein, die sich in komplexen Szenarien, wie der Erfassung von Gebäuden, der Inventur in Warenlagern, der Inspektion von Schornsteinen, der Unterstützung von Einsatzkräften sowie beim Roboterwettbewerb MBZIRC bewährt haben.
Neuartige Wahrnehmungs-Methoden
Ausgehend von kleinen, leichten, kostengünstigen kommerziell erhältlichen Drohnen sollen im Projekt neuartige Methoden für die Umgebungswahrnehmung und die Navigationsplanung entwickelt werden. Diese sollen auf einem über eine Funkschnittstelle angebundenen Rechner effizient implementiert werden, um autonome Assistenzfunktionen, wie zuverlässige Hindernisvermeidung, dynamische Navigation in komplexen 3D-Umgebungen, Exploration der Einsatzumgebung und Planung der Kameraanordnung für mehrere Flugroboter zu realisieren.
Die lokalen Umgebungsmodelle der einzelnen Roboter sollen in einer Bodenstation zu einem reichhaltigen Lagebild zusammengeführt werden. Dabei sollen anwendungsrelevante Objekte und Personen erkannt und im Zeitverlauf verfolgt werden. Durch die Ausstattung der Flugroboter mit Thermalkameras wird so beispielsweise die Detektion und Überwachung von Glutnestern möglich sein. Weiterhin soll eine Bedienschnittstelle zur intuitiven Konfiguration und Überwachung des Roboterschwarms durch maximal zwei Bediener entstehen. Das entwickelte System soll in realistischen Szenarien für die Unterstützung von Einsatzkräften evaluiert werden.
Das Kompetenzzentrum wird vom Trägerverein DRZ koordiniert, den die Universität Bonn mitgegründet hat. Beteiligt sind außerdem weitere Universitäten und Fachhochschulen, das Institut für Feuerwehr- und Rettungstechnologie der Stadt Dortmund, die Fraunhofer-Gesellschaft, eine Firma und Anwendungspartner.
