Mini-Hubschrauber als Katastrophenhelfer

Nach Erdbeben oder Chemieunfällen zählt jede Minute: Die Rettungsmannschaft muss schnell einen Überblick gewinnen. Künftig sollen neu entwickelte Mini-Hubschrauber dabei helfen: Sie können eigenständig oder im Schwarm eingestürzte Gebäude von innen erkunden und auch dort Überblick verschaffen, wo menschliche Einsatzkräfte nicht hingelangen.

Nach dem Einsturz des Kölner Stadtarchivs begann für die Retter ein Wettlauf gegen die Zeit. Damit sie gezielt vorgehen konnten, benötigten sie detaillierte Informationen: Wo sind Menschen eingeschlossen? Sind angrenzende Gebäude einsturzgefährdet? Ein Schwarm unbemannter Mini-Hubschrauber könnte in Zukunft den Einsatzkräften solche gefährliche Erkundungsarbeit abnehmen. Dafür haben Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Informations- und Datenverarbeitung IITB in Karlsruhe den „Quadrocopter“ entwickelt.

Der Mini-Hubschrauber hat einen Durchmesser von einem Meter und kann dank seiner Wendigkeit selbst in eingestürzten Gebäuden manövrieren. Noch operiert der fliegende Katastrophenhelfer als „Einzelkämpfer“ – doch bald könnte er Verstärkung bekommen: Fraunhofer-Forscher arbeiten daran, die Helikopter in Schwärmen einzusetzen. Bislang wäre das mit einem enormen Personalaufwand verbunden: Da die Hubschrauber nicht miteinander kommunizieren können, müsste jedes Gerät einzeln gesteuert werden.

Software als Schwarm-Koordinator

Damit zukünftig eine Person alle Helikopter steuern kann, haben die Forscher eine Software entwickelt, die als „Einsatzleiter“ fungiert. „Über unser Programm können die Quadrocopter ihre Aktivitäten selbstständig koordinieren“, erklärt Dr. Axel Bürkle, Projektleiter am IITB. „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 Programm besteht aus einzelnen Modulen, den Softwareagenten, die mit einem Repertoire an Aufgaben programmiert werden können. Jedem Quadrocopter ist ein Softwareagent zugeteilt. Die Hubschrauber sind mit unterschiedlichen Sensoren wie Kameras, Infrarotkameras, Lasermessgeräten und künstlichen Spürnasen zur Gefahrstofferkennung ausgerüstet. Sie funken Bilder, Videos und weitere Daten an die Bodenstation. Dort werten die Softwareagenten die Informationen aus und senden über eine Schnittstelle Handlungsanweisungen an die Quadrocopter.

Vernetzte Agenten als lernfähige Steuereinheiten

Das Besondere: Softwareagenten sind in der Lage, sich eigenständig zu vernetzen und Informationen auszutauschen. Dadurch können sie ihre Befehle an die Quadrocopter aufeinander abstimmen. Außerdem sind Softwareagenten lernfähig. Sie speichern den Ablauf von bestimmten Situationen und reagieren beim nächsten Mal noch schneller. Aktuell untersuchen die Entwickler den Einsatz des Systems in Simulationen für unterschiedliche Szenarien – etwa die Überwachung von Liegenschaften. In etwa einem Jahr könnten die ersten Quadrocopter-Schwärme einsatzbereit sein.

(Fraunhofer-Gesellschaft, 05.05.2009 – NPO)