Autonomer Roboter unterstützt Bergretter im alpinen Gelände

Die Aussicht von der Bergwand ist hervorragend. Nur noch wenige Seillängen bis zum Gipfel und das große Ziel ist erreicht. Doch ein unachtsamer Schritt bringt die Situation schnell ins Kippen. Die Bergsteiger*innen, die gemeinsam am Seil hängen, stürzen. Während die Bergrettung in alpinen Regionen mit guter Infrastruktur normalerweise schnell vor Ort ist, können unzulängliche Gebiete einen Einsatz erschweren. Oft ist ein weiter Zustieg der Rettungskräfte vonnöten. 

Automatisierte Bodenroboter können diese Einsätze erleichtern. Im  Projekt RoboNav, das von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG unterstützt wird, wurde ein Roboter entwickelt, der selbstständig navigieren und Material oder Werkzeuge transportieren kann. Getestet wurden 4 verschiedene Plattformen. 

Räder und Raupen

Die Erste war ein Versuchsfahrzeug mit 4 gelenkten Rädern. „Es kann auch seitwärts fahren, wenn man die Räder querstellt und verfügt unter anderem über eine Federung“, sagt der Projektleiter Gerald Steinbauer-Wagner vom Institut für Softwaretechnologie der TU Graz. Als Nächstes wurde ein Fahrzeug mit Raupen verwendet. „Der Vorteil von Raupen ist, dass sie im schwierigen Gelände einfacher vorankommen, allerdings weniger gelenkig und energieeffizient sind als Fahrzeuge mit Rädern“, sagt er der futurezone.

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Auch der vierbeinige Roboterhund Spot und ein weiteres kleines Fahrzeug mit Rädern wurden getestet. „Wir wollten herausfinden, welche Bereiche diese Fahrzeuge überhaupt befahren können und was das für den Energieverbrauch und das Risiko bedeutet.“ 

Laserscanner und GPS

Alle Roboterplattformen basieren auf der gleichen Technik. Sie sind mit Sensoren ausgestattet – darunter Laserscanner, ein GPS-Empfänger (GNSS) und Lagesensoren. „Die Laserscanner braucht es, um die Umgebung mitsamt allem, was dort kreucht und fleucht, zu erkennen. Das GNSS brauchen wir, um zu bestimmen, wo wir gerade sind und die Lagesensoren, um den Zustand des Roboters am Hang und die Geschwindigkeit in eine Richtung zu bestimmen“, sagt Steinbauer-Wagner. 

Die automatische Steuerung soll so entwickelt werden, dass der Roboter nicht über eine bestimmte Neigung hinauskommt, kippt und den Hang hinunterrollt. Außerdem verfügt das Gerät über einen Rechner, über den die entsprechende Software für die Sensordatenverarbeitung und Steuerung läuft. 

Umgebung kartieren

Um präzise navigieren zu können, braucht es  auch eine detailreiche Karte der Umgebung. „Durch Drohnenbefliegung, Satellitendaten oder Flugzeuge, die Orthofotos oder Laserscans aufnehmen, entstehen sehr genaue Daten. Man sieht die Geländeform, wie der Bewuchs der Region ist und wie steil sie ist“, sagt der Forscher. Die Daten werden mit maschinellem Lernen aufbereitet.

Jeder Roboter hat dabei unterschiedliche Fähigkeiten. „Während eine Laufmaschine über etwas drübersteigen kann, kann eine Raupe drüber donnern. Es gibt also verschiedene Karten für verschiedene Roboter“, erklärt Steinbauer-Wagner: „Wir geben nur einen Zielpunkt vor, zu dem sich der Roboter hinbewegen soll. Aufgrund der Daten und lokalen Eindrücke bewegt er sich dann automatisiert zum Ziel.“

Vielfältige Anwendung

Solche Roboter könnten vielseitig eingesetzt werden. „Was wir im Juli in den Seetaler Alpen getestet haben, ist der Einsatz bei einem Waldbrand in einem unwegsamen Gelände. Für Feuerwehrleute ist es mühsam, zu Fuß mit Wasser im Rucksack durch dieses Gelände zu gehen, Glutnester zu finden, sie abzulöschen und wenn der Rucksack leer ist, wieder abzusteigen. Unsere Idee war es, den Wassertransport dem Roboter zu übergeben.“ Der Roboter pendelt dabei zwischen Löschteich und den Feuerwehrleuten.  

„Ähnlich funktioniert der Roboter für die Bergrettung. Das Personal muss dann das nötige Material nicht mehr selber tragen oder dieses kann bei Bedarf nachgeliefert werden, sollte eine Rettungsaktion länger andauern,“ sagt Steinbauer-Wagner. 

Auch für das Bewirtschaften von Almen sei die Lösung geeignet. „Es gibt eine Menge invasive Pflanzen, welche die Almen zuwachsen lassen. Bergbauern haben kaum mehr  Ressourcen, um ihre Almen offen zu halten.“ Anstatt der  Wanderer, die  die Pflanzen oft manuell entfernen, könnten künftig Maschinen diese Aufgabe übernehmen.  

RoboNav wurde Ende Juli abgeschlossen und wird in 3 Nachfolgeprojekten weitergeführt. Der nächste Schritt sei, die Navigation zu verbessern. 

Diese Serie erscheint in redaktioneller Unabhängigkeit mit finanzieller Unterstützung der Forschungsförderungsgesellschaft (FFG).