Erfolg für Darmstädter Rettungsroboter

Der europäische Robotikwettbewerb EnRicH wurde vom 4. bis zum 8. Oktober 2021 zum dritten Mal im Kernkraftwerk Zwentendorf in Österreich ausgerichtet. Ziel des Wettbewerbs ist es, die Einsatzfähigkeit von Rettungsrobotern bei einem nuklearen Ernstfall zu testen. Das Kraftwerk wurde fertiggestellt, jedoch nie in Betrieb genommenen. Dadurch bietet es eine ideale Umgebung, um den Einsatz von Rettungsrobotern bei einem Strahlungsunfall unter realistischen Bedingungen zu testen. Hierfür wurden im Erdgeschoss des Kraftwerks mehrere Strahlungsquellen platziert.

Autonomes Erkunden und Handeln trotz Hindernissen

Aufgabe der mobilen Roboter war es, autonom eine dreidimensionale Karte der Gebäudegeometrie sowie eine Karte der Verteilung der Strahlungsintensität in dieser Umgebung zu erstellen. Des Weiteren sollten basierend auf Strahlungsmessungen Ventile geschlossen, sowie ein vermisster Arbeiter gesucht und in einen sicheren Bereich transportiert werden.

Während beim Wettbewerb vor zwei Jahren noch Elemente eingesetzt wurden, die den Robotern die Erkundung des Geländes vereinfachten, wie z.B. Rampen über Treppen oder Stufen, wurden diese in diesem Jahr vollständig entfernt und zusätzliche Hindernisse in der Umgebung platziert. Damit wurden insbesondere die Anforderungen an die Robustheit der Navigation sowie an die Mobilität der Roboter erhöht.

Team Hector trat dieses Jahr in einer Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Rettungsrobotik e.V., in dem die TU Darmstadt selbst Gründungsmitglied ist, an. Eingesetzt wurden zwei kooperierende Bodenroboter. Zum einen DRZ Telemax, ein mobiler Bodenroboter mit variablem Kettenantrieb und präzisem Manipulatorarm, der dem Team im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundforschungsprojekts zum Aufbau des Deutschen Rettungsrobotik-Zentrums (DRZ) zur Verfügung steht. Zum anderen emergenCITY Scout, ein mobiler radgetriebener Bodenroboter, der im Rahmen des LOEWE-Zentrums emergenCITY entwickelt wurde.

3D-Umgebungsmodell in Echtzeit

Beide Roboter sind mit zusätzlichen Sensoren sowie Autonomie- und Assistenzfunktionen ausgerüstet. So werden die Daten von Lidar, Inertialmesssystem und 360°-Kamera fusioniert, um in Echtzeit ein genaues dreidimensionales Modell der Umgebung zu generieren. Die Hinzunahme eines Geigerzählers ermöglicht das Erstellen einer Strahlungskarte.

Da die manuelle Steuerung von Rettungsrobotern in einer solchen komplexen Umgebung anspruchsvoll und fehleranfällig ist, forscht das Team an der Entwicklung intelligenter Assistenzfunktionen zur Unterstützung des Operators. Damit soll in Zukunft der Einsatz schneller und sicherer gemacht werden. Erfolgreich eingesetzt wurden z.B. eine autonome Erkundung, bei welcher der Roboter basierend auf seiner 3D-Sensorik berechnet, welche Bereiche befahrbar sind und autonom unbekanntes Gebiet exploriert. In der manuellen Steuerung wurden die Operatoren durch ein in Echtzeit generiertes 3D-Modell des Roboters und seiner Umgebung unterstützt, so können z.B. Kollisionen mit der Umgebung in engem Raum vermieden werden. Zusätzlich kooperierten die Roboter auch untereinander, so transportierte Scout einen Funk-Repeater, damit Telemax auch die hinteren Räume des Stockwerks erkunden konnte, in denen sonst keine Funkverbindung bestand.

Hohe Qualität überzeugte

Letztendlich überzeugte die Jury die hohe Qualität der im Wettbewerb erstellten dreidimensionalen geometrischen Karte sowie der Strahlungskarte, sodass Team Hector den ersten Platz in den Kategorien 3D Mapping und Radiation Mapping erreichte.

Eine Woche zuvor erreichte Team Hector mit Roboter Asterix bereits den ersten Platz bei den RoboCup German Open 2021.