Kontakt: Dr. Helge-Bjrn Kuntze l Telefon +49 721 6091-310 l helge-bjoern.kuntze@iosb.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut fr Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, Karlsruhe l www.iosb.fraunhofer.de

Redaktion: Franz Miller l Fraunhofer-Gesellschaft, Mnchen

Presse und ffentlichkeitsarbeit l Telefon +49 89 1205-1333 l presse@zv.fraunhofer.de

Ein Team fr den Ernstfall

Ob die Erde bebt oder ein Tsunami bers Land fegt trotz aller Vorwarn- systeme kommen Naturkatastrophen hufig berraschend. Umso wichtiger ist es fr die Rettungsmannschaften, die Situation schnell zu erfassen. Im bermorgen-Projekt SENEKA arbeiten Fraunhofer-Forscher daran, die von den Helfern benutzten verschiedenen Roboter und Sensorensysteme situations-abhngig zu vernetzen, um im Ernstfall schneller und effizienter nach Opfern und berlebenden suchen zu knnen.

Die Erde bebt, Huser strzen ein, Stromnetze, Leitungen und Straen sind zerstrt. Eine Katastrophe kann viele Ursachen haben, aber die Folgen sind meist gleich: Chaos, Panik und engagierte, aber berforderte Helfer. Wer unter Trmmern begra-ben liegt, hofft auf schnelle Rettung, doch es dauert manchmal Stunden oder Tage, das Gebiet zu erschlieen. Zudem kann die Arbeit fr die Retter extrem gefhrlich werden. Weil oft jede Minute ber Menschenleben entscheidet, werden immer mehr robotergesttzte Systeme eingesetzt, die die Suche beschleunigen sollen. Laut dem Weltroboterverband IFR wird die Wachstumsrate solcher Helfer bis 2013 auf 17 Prozent steigen. Doch die Erfahrungen der vergangenen Jahre zeigen auch, dass die Wirkung spezieller Roboter sehr gering bleibt, weil einzelne Gerte und Systeme im entscheidenden Moment oft nicht miteinander funktionieren.

In dem Projekt Sensornetzwerk mit mobilen Robotern fr das Katastrophenma-nagement SENEKA wollen Fraunhofer-Wissenschaftler aus unterschiedlichen Fachrichtungen dieses Problem lsen und ein System entwickeln, das beliebige Typen von Robotern und Sensoren effektiv vernetzt. Beteiligt sind die Fraunhofer-Institute fr Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB in Karlsruhe, Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart, Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS in Sankt Augustin, Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen und Physikalische Mess-technik IPM in Freiburg. Auerdem stehen das THW und die Feuerwehren in Berlin und Mannheim als potenzielle Endabnehmer den Wissenschaftlern beratend zur Seite.

Presseinformation 7.oktober.2011

Presseinformation7. Oktober 2011 Seite 2

Bildunterschrift. NN

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Ein Mosaik aus InformationenNach einer Katastrophe mssen sich die Rettungskrfte zuerst einen berblick ber das Gebiet verschaffen. Bestehende Karten und Daten sind nur bedingt hilfreich, wenn keine Gebude mehr stehen und Straen blockiert oder zerstrt sind. Die Helfer mssen sich vollkommen neu orientieren und das geht nur mit Hilfe von technischem Equipment.

Schon in dieser Aufklrungsphase spielt die Vernetzung eine Rolle. Bevor wir Men-schen helfen knnen, mssen wir sie finden. Dafr setzen wir Bodeneinheiten, Luftro-boter und weitere autonome Sensoren ein, die sich wie ein intelligenter Schwarm ber ein weites Gebiet aufteilen und so in kurzer Zeit eine groe Menge an relevanten Da-ten zusammentragen, erklrt Projektkoordinator Helge-Bjrn Kuntze vom Fraunhofer IOSB. Dabei kommen sowohl Radar und Laserscanner zum Einsatz als auch optische Kameras. Speziell entwickelte Multi-Source-SLAM-Algorithmen sind in der Lage, aus diesen verschiedenen Datenquellen eine aktuelle 2D/3D-Kartenlandschaft zu erstellen. Sie kombinieren beispielsweise grob aufgelste Bilder aus der Luft mit Nahaufnahmen der zerstrten Bereiche am Boden. Anhand dieser Bilder knnen die Rettungskrfte schneller Schadensquellen und gefhrliche Bereiche erkennen und so die Situation besser einschtzen. Die Forscher entwickeln aber auch autonome Sensoren und Multi-sensorsonden, die nicht visuell arbeiten, sondern auf Gerche oder Gerusche reagie-ren. Sie fhren die Retter zum Beispiel schneller zu Verschtteten, die mit Klopfzei-chen auf sich aufmerksam machen. Chemische Sensoren sind fr die Sicherheit der Retter besonders wichtig, da sie Gase anzeigen.

Eine Frage der KoordinationNachdem mgliche Opfer und Gefahrenquellen lokalisiert sind, folgt als zweiter Schritt die Einsatzplanung. Dafr wollen die Wissenschaftler ein Systemkonzept aufbauen, das eine dynamische Vernetzung aller Teammitglieder mglich macht. Sowohl Menschen als auch Roboter mssen koordiniert werden, damit zum Beispiel die richtigen Werkzeuge an den richtigen Einsatzort kommen. Und das je nach Bedarf, auch wenn die Umgebung sich verndert, zum Beispiel durch einstrzende Huser oder Nachbeben. Trotzdem sollen die Roboter ihren Weg durch die Trmmer finden, mglichst ohne Kollisionen. Die Vernetzung muss robust, aber gleichzeitig flexibel und dynamisch vernderbar sein. In Gefahrenzonen knnen sich die Umstnde sehr schnell ndern, beschreibt Helge-Bjrn Kuntze die hohen Anforderungen. Damit trotz extremer Bedingungen alle Einsatzkrfte in Verbindung stehen, entwickeln die Wissenschaftler eigene Protokolltechnologien, die konventionelle WLAN-Technik mit eigenen Standards kombiniert.

Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die fhrende Organisation fr angewandte Forschung in Europa. Unter

ihrem Dach arbeiten 60 Institute an ber 40 Standorten in ganz Deutschland. Rund 18 000 Mitarbeiterin-

nen und Mitarbeiter erzielen das jhrliche Forschungsvolumen von 1,66 Milliarden Euro. Davon erwirtschaf-

tet die Fraunhofer-Gesellschaft rund zwei Drittel aus Auftrgen der Industrie und ffentlich finanzierten

Forschungsprojekten. Die internationale Zusammenarbeit wird durch Niederlassungen in Europa, in den

USA und in Asien gefrdert.

Presseinformation7. Oktober 2011 Seite 3

SENEKA will technologische Neuheiten schnell in die praktische Anwendung bringen. Roboter und Systeme sollen einfach zu bedienen und miteinander kombinierbar sein. In Katastrophenbungen der Feuerwehren wird das Netzwerk unter Realbedingungen erprobt. Die Forscher hoffen, dass die gute Zusammenarbeit von Mensch und Maschi-ne es ermglichen kann, in Zukunft mehr Menschenleben zu retten.

SENEKA ist eines von sieben bermorgen-Projekten. In diesen bermorgen-Projekten arbeiten Wissenschaftler an Lsungen fr drngende Fragen der Zukunft:http://www.fraunhofer.de/fraunhofer-forschungsthemen/uebermorgen-projekte.

Produktblatt_SENEKA.pdf

F r a u n h o F e r - I n s t I t u t F r o p t r o n I k , s y s t e m t e c h n I k u n d B I l d a u s w e r t u n g I o s BF r a u n h o F e r - I n s t I t u t F r o p t r o n I k , s y s t e m t e c h n I k u n d B I l d a u s w e r t u n g I o s B

SENEKA - SENSorNEtzwErK mit mobilEN robotErN fr dAS KAtAStrophENmANAgEmENt

fraunhofer-institut fr optronik,

Systemtechnik und bildauswertung

Fraunhoferstrae 1

76131 Karlsruhe

Ansprechpartner

Mess-, Regelungs- und

Diagnosesysteme

Dipl.-Ing. Christian W. Frey

Telefon +49 721 6091-332

christian.frey@iosb.fraunhofer.de

Dr. Andreas Meissner

Telefon +49 721 6091-402

andreas.meissner@iosb.fraunhofer.de

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motivation

Die wichtigste Herausforderung bei der

Bewltigung von grorumigen Naturkata-

strophen ist die schnelle und umfassende

Aufklrung der aktuellen Lage, um eine

rasche, zielgerichtete Suche nach Opfern

zu ermglichen, z. B. bei Erdbeben, ber-

schwemmungen oder Industrieunfllen in

Kernkraftwerken oder Chemieparks. Laut

Angabe der International Search and Res-

cue Advisory Group INSARAG sinkt die

berlebenschance nach einem Erdbeben

nach Ablauf von 72 Stunden rapide. Bei

aller gebotenen Eile mssen aber auch

Gefahrenquellen wie z. B. austretende Gift-

gase oder nukleare Strahlung, die das

Leben von Opfern und Rettungskrften

bedrohen, mglichst schnell erkannt und

ausgeschaltet werden.

Stand der wissenschaft und technik

Gegenwrtig praktizierte klassische Metho-

den im Katastrophenmanagement, die durch

menschliche Rettungskrfte und Hunde

geprgt sind, knnen den komplexen

Anforderungen solcher Ereignisse immer

weniger gerecht werden. Erste Erfahrungen

whrend der Rettungsarbeiten am zerstr-

ten World Trade Center in New York lassen

erkennen, dass durch den Einsatz von Ro-

botern und Sensoren die Suche nach Opf-

ern und Schadensquellen erheblich effizi-

enter erfolgt und die Einsatzkrfte entlastet

werden knnen.

Jngste Erfahrungen bei der Nuklear-Kata-

strophe von Fukushima 2011 zeigen jedoch,

dass der Beitrag einzelner sensorbasierter

Boden- oder Luftroboter fr die Lageauf-

klrung sowie fr die Suche nach Opfern

und Gefahrenquellen allein aufgrund der

1 Systemkonzept und Komponenten von SENEKA

2 Umfassendere und krzere Suche von Opfern

und Gefahrenquellen durch dynamische

Vernetzung von Sensoren und Robotern mit den

Einsatzkrften

3 Best-Price Sensorknoten

1 2 3

groen Inspektionsflche in der Praxis noch

sehr begrenzt und oft nahezu wirkungslos

ist. Wesentlich effizienter und wirkungs-

voller wird das Katastrophenmanagement

erst dann, wenn mehrere unterschiedliche

Roboter und Sensoren gleichzeitig in das

Gebiet vordringen. Sie kommunizieren

drahtlos miteinander, sind in Abhngigkeit

von der jeweiligen aktuellen Situation aus-

gerstet und mit den Rettungskrften

dynamisch vernetzt. So lassen sich die

Aufklrungs- und Rettungsarbeiten durch

Arbeitsteilung und Synergie beschleuni