Smokebot-Roboter hilft bei Lageerkundung

Mobile Roboter sollen ferngesteuert oder teilautonom Einsatzkräfte wie Polizei und Feuerwehr bei Großeinsätzen mit Informationen versorgen.

Im Rahmen des EU-Programms „Horizon 2020“ entwickelten Forscher des Fraunhofer-Instituts für Hochfrequenzphysik und Radartechnik (FHR) im Projekt „Smokebot“, einen fahrbaren Roboter. Es gelang ihnen dank der Radar-on-Chip-Technologie die Vorteile von Radar für Robotik nutzbar zu machen.

Einsatz bei Tunnelunglücken, Großbränden, Bombenentschärfungen, Giftgasanschlägen

Polizisten und Feuerwehrmänner sollen sich bei Großeinsätzen bei der Erkundung der Lage nicht selbst in Gefahr begeben müssen, dies war das Ziel des Forschungsprojekts. Auch in unübersichtlichen Umgebungen und unter rauen Bedingungen soll der Roboter die Einsatzleitung mit allen nötigen Informationen zur Einschätzung und Bewältigung der Situation versorgen.

Der Smokebot-Roboter verfügt über Sensoren wie Radar, Kameras, Laserscanner und Gasdetektoren. Die bisher einzigartige Kombination wurde zu einem mobilen Gesamtsystem integriert. Mit Notfallplänen oder Karten lassen sich die gesammelten Daten abgleichen. Einsatzkräfte werden so in sicherer Entfernung mit einem detaillierten Lagebild versorgt.

Mithilfe der Radar-Technologie ist es möglich, auch bei Rauch, Nebel, Staub oder Regen und harschen Umweltbedingungen zuverlässig Personen und Objekte in näherer Umgebung zu erfassen. Zur 3D-Hinderniserkennung entwickelten die Ingenieure ein nur 25 cm großes und wenige 100 g schweres MIMO-Radarmodul. Bei einer Arbeitsfrequenz von 120 GHz sorgt eine hochintegrierte Chiptechnologie auf Silizium-Germanium-Basis auch bei diesen kompakten Maßen für ein sehr hohes Auflösungsvermögen.

Sensorik, die im Katastrophenfall selbst widrigen Bedingungen trotzt

Den Integrationsprozess für den Radar-Chip haben die Wissenschaftler nochmal deutlich verbessert. Signalerzeugung und Datenerfassung brachten sie in nur einem Modul unter. Ohne weitere Kabel oder externe Module kann dieses die gesamten Messdaten über eine Standard-Ethernet-Schnittstelle übertragen.

Mit der nachgeschalteten Prozessierung kann eine Rekonstruktion der aufgenommenen Bildinformation in 3D erfolgen. Der Smokebot ist dann in der Lage Hindernisse in dem vor ihm befindlichen Bereich dreidimensional zu lokalisieren. Auf dem Übungsgelände der Feuerwehr Dortmund wird der Smokebot-Prototyp zum Projektabschluss am 29. Juni 2018 in einem Brandhaus unter realen Einsatzbedingungen getestet.

Weitere Einsatzgebiete

Die sehr kompakten Radarmodule benötigen nur wenig Strom. Sie lassen sich darüber hinaus auch auf andere kleine Träger oder gar Drohnen anbringen, um beispielsweise Erkundungsaufgaben zu erfüllen. Die 3D-Erfassung und Verfolgung von Objekten oder Personen mit Radar eignet sich insbesondere für Sicherheitsaufgaben wie etwa als intelligente Alarmanlage oder für das autonome Fahren.

Zu den beteiligten Projektpartnern gehören neben dem Fraunhofer FHR die Feuerwehr Dortmund, die Leibniz-Universität Hannover sowie weitere Universitäten und Industriepartner aus Deutschland, Österreich, Schweden und Großbritannien. Prof. Dr. Achim Lilienthal von der Universität Örebru in Schweden leitet die gemeinsame Forschungsarbeit.