April 11, 2021

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Autonomer Wasserroboter rettet Ertrinkungsopfer

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Gemäß Deutsche Rettungsgesellschaft DLRGIm Jahr 2019 ertranken in Deutschland fast 420 Menschen. Die meisten Todesfälle ereigneten sich in Binnengewässern wie Seen, Teichen oder Flüssen, aber auch in Schwimmbädern wurden Menschen getötet. Der Grund ist, dass es an qualifizierten Rettungsschwimmern mangelt, was sogar zur Schließung der Schwimmbäder geführt hat. Es ist auch keine Verbesserung in Sicht, da es auch an jungen Talenten mangelt. Ein schwimmender Rettungsroboter, der das Personal in Zukunft im Notfall unterstützen soll, könnte ein Ausweg aus dieser Situation sein. Deshalb ein Forscherteam aus der Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und IOSB-Bildbetrieb In Ilmenau wurde mit Hilfe des Wasserrettungsdienstes Halle eV ein solches Unterwasserfahrzeug entwickelt.

„Es gibt typische Körperpositionen, die darauf hinweisen, dass jemand in Gefahr ist“, erklärt IT-Spezialist Helge Renkewitz, der das abgeschlossene Projekt in enger Zusammenarbeit mit dem Wasserrettungsdienst Halle eV leitete. Zu diesem Zweck wurden an der Decke des Raums Überwachungskameras angebracht, die die Bewegungen und die Position der im Pool ertrinkenden Person aufzeichnen und die Koordinaten an den Roboter senden. Der Roboter löst sich dann von einer Dockingstation am Boden des Pools und bewegt sich zu den angegebenen Koordinaten. Dort lokalisiert er mit Kameras die gefährdete Person und transportiert sie an die Wasseroberfläche. Eine Befestigungs- und Hakenvorrichtung stellt sicher, dass eine Person, die bewusstlos ist, nicht rutscht, wenn sie an die Oberfläche steigt. Laut Wissenschaftlern kann dieses Gerät auch an anderen Unterwasserfahrzeugen montiert werden.

Der Wasserroboter transportiert einen Dummy auf kürzestem Weg ans Ufer. © Fraunhofer IOSB-AST

Tests vollständig bestanden

In Schwimmseen, in denen es keine Decke für die Montage von Überwachungskameras gibt, übernehmen fliegende Drohnen und Zeppelinsysteme. „Drohnen und Werbeballons können problemlos mit Kameras ausgestattet werden“, sagt Renkewitz. Da das Seewasser im Gegensatz zu Schwimmbädern bewölkt ist, muss das Unterwasserfahrzeug mit akustischen Sensoren anstelle von optischen Sensoren ausgestattet sein. Auf diese Weise können Position und Ausrichtung von Personen mithilfe des Echos von Schallwellen bestimmt werden, und der Roboter kann autonom zur Zielperson navigieren und diese aufnehmen.

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In Freiwassertests am Hufeisensee bei Halle (an der Saale) haben Forscher bereits bewiesen, dass dies auch in der Praxis einwandfrei funktioniert. Hier nahm der Rettungsroboter einen 80-Kilogramm-Dummy aus einer Tiefe von drei Metern auf, sicherte ihn, brachte ihn in Sekundenschnelle an die Oberfläche und nahm ihn dann auf dem kürzesten Weg zum Ufer. Dort warteten die Rettungskräfte. Sie werden alarmiert, sobald der Roboter über einen Notfall informiert wird. „Die gesamte Rettungsaktion dauerte gut zwei Minuten“, erklärt Renkewitz. „Die Opfer müssen innerhalb von fünf Minuten wiederbelebt werden, um dauerhafte Schäden auszuschließen. In dieser kritischen Zeit konnten wir reibungslos arbeiten. “”

Designstudie: Modelliert nach einem Stachelrochen – in Zukunft wird der Roboter wie der konturierte Knorpelfisch aussehen. © präfrontaler Kortex und a.muse

Futuristisches Aussehen

Die aktuelle Einheit ist ungefähr drei Fuß lang, zwei Fuß hoch und breit und mit Batterien, Antrieb, Kameras sowie optischen und Navigationssensoren ausgestattet. Es wird jedoch erwartet, dass zukünftige Einheiten kleiner, leichter und billiger als der aktuelle Prototyp sind. Wissenschaftler planen auch, verschiedene Versionen für den Einsatz in Schwimmbädern und Binnenwasserstraßen zu bauen. Zu diesem Zweck sollte der Roboter auch sein Aussehen ändern und das vereinfachte Design einer Speiche haben.

Der Wasserroboter ist bereits zum Patent angemeldet und modifizierte Versionen könnten für andere Aufgaben wie Inspektionen auf See und in Dämmen oder in Fischfarmen zur Überwachung der Fischgesundheit verwendet werden. „Das Anwendungsspektrum ist breit; Unsere Unterwasserfahrzeuge eignen sich beispielsweise auch zur Erkennung und Inspektion archäologischer Funde am Grund von Gewässern “, sagt Renkewitz.

Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie BMWi gefördert.

Titelbild: Beim Transport an die Wasseroberfläche bleibt der Dummy während des Tests am Hufeisensee an der Rettungseinheit befestigt. © S. Thomas (Halle Wasserrettung).

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