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RoboCup-WM: Roboter als Lebensretter - die Wettbewerbe der Rettungsroboter

Wettbewerbe wie die RoboCup-WM können die technische Entwicklung von Rettungsrobotern vorantreiben – auch mit Simulationen.

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RoboCup-WM: Die Wettbewerbe für Rettungsroboter

(Bild: Hans-Arthur Marsiske)

Im Unterschied zur Nutzung von Robotern im Krieg, in der Pflege oder auch in der Fabrik dürfte ihr Einsatz bei Rettungsarbeiten, etwa nach Naturkatastrophen oder schweren Unfällen, zu den am wenigsten umstrittenen Anwendungsfeldern zählen. Roboter, die unter Gebäudetrümmern nach Überlebenden suchen oder bei einem Tunnelbrand den Rettungskräften einen ersten Überblick über die Lage vermitteln könnten, wären zweifellos eine große Hilfe. Allerdings ist die Technik von der Anwendungsreife immer noch ein gutes Stück entfernt.

Bei der RoboCup-WM in Montréal widmen sich mehrere Wettbewerbe diesem Problem. Die Rescue Robot League ist sogar die erste anwendungsorientierte Liga, die bei diesem ursprünglich nur aus Fußballwettbewerben bestehenden Turnier neu eingeführt wurde. Seit 2001 wird neben den Spielfeldern daher stets auch die Rescue Arena errichtet, in der die Fähigkeiten der Roboter auf vielfältige Weise getestet werden. Es geht um die Mobilität in schwierigem Gelände, autonome Navigation, aber auch die Manipulation von Objekten, etwa Ventilen.

RoboCup 2018 Tag 2: Rettungsroboter (10 Bilder)

Unübersichtlichkeit gehört zum Programm: Blick auf die Rescue Arena. In dem mit einem Netz umhüllten Bereich links … (Bild: Hans-Arthur Marsiske)

Der alljährliche Wettbewerb dient dabei zugleich der Entwicklung und Erprobung standardisierter Testmethoden, um die Leistungsfähigkeit von Rettungsrobotern messen zu können und potenziellen Käufern damit eine Entscheidungsgrundlage zu geben. Die Arena hat daher keinerlei Ähnlichkeit mit einer wirklichen Katastrophenumgebung, sondern bietet klar definierte und reproduzierbare Herausforderungen.

RoboCup-WM: Meisterschaft der Maschinen

Viele verbinden mit dem RoboCup fußballspielende Roboter. Dabei beinhaltet der RoboCup unterschiedlichste Disziplinen und Ligen – beispielsweise solche für fleißige Buttler und nimmermüde Lastenesel.

Für Zuschauer vor Ort ist dieser Wettbewerb wenig attraktiv, da die Unübersichtlichkeit gewissermaßen zum Programm gehört. Zudem treten bis zu acht Teams gleichzeitig in verschiedenen Bereichen der Arena an, wo sie sich bei unterschiedlichen Aufgaben bewähren müssen. Die Leistungen wiederum werden mit einem komplizierten Punktesystem bewertet. Durch bloßes Zugucken erschließt sich da nur sehr wenig.

Immerhin ist hier eine beachtliche Vielfalt an Roboterdesigns zu sehen, wobei sich Kettenantriebe mit beweglichen Flippern vorne und hinten als beste Lösung zur Gewährleistung größtmöglicher Mobilität durchzusetzen scheinen.

Ein Problem, die Technologie zu den Anwendern zu bringen, sieht Wettbewerbsleiter Adam Jacoff vom US-amerikanischen National Institute for Standards and Technology (NIST) darin, dass sich größere Naturkatastrophen selten und unregelmäßig ereignen. Bombenräumkommandos bei Polizei und Militär dagegen würden täglich mit Robotern arbeiten, die ähnliche Anforderungen erfüllen müssten. Dies sei möglicherweise ein Ansatzpunkt, die Technologie auch für zivile Rettungskräfte verfügbar – und bezahlbar – zu machen.

Allerdings sind die Entschärfungskommandos extrem öffentlichkeitsscheu, da sie sich in einem Wettrüsten mit Bombenlegern befinden und ihre Methoden und Verfahren möglichst nicht preisgeben wollen. Zudem überschneiden sich die Bedürfnisse von zivilen und polizeilichen/militärischen Anwendern zwar, decken sich aber eben nicht komplett. So wären nach Erdbeben zum Beispiel Roboter wünschenswert, die durch kleine Öffnungen unter die Trümmer vordringen können. Für die Entschärfung von Sprengfallen ist das weniger dringlich.

Letztlich sind wohl mehr staatliche Gelder nötig, um die Rettungsrobotik, für die es keinen attraktiven Markt gibt, rascher voran zu bringen. Wettbewerbe wie der RoboCup können Ideen beisteuern und die Richtung der Entwicklung mitbestimmen – nicht nur mit den realen Robotern in der Rescue Arena, sondern auch mit Simulationen.

Robocup-WM 2018

Die Virtual Robot Competition bewegt sich dabei recht eng am Wettbewerb der realen Roboter, konzentriert sich aber stärker auf die Kooperation mehrerer und unterschiedlicher Roboter sowie auf die Zusammenführung der von ihnen erhobenen Daten. Die Simulation, die anfangs mithilfe der für Computerspiele verwendeten Unreal Engine erstellt wurde, nutzt mittlerweile die Simulationssoftware Gazebo. Das hat den Vorteil, dass Module des bei realen Robotern vielfach verwendeten Robot Operating System (ROS) direkt eingebunden werden können, was wiederum den Austausch der Erfahrungen mit realen Robotern erleichtert.

"Das Team Hector von der TU Darmstadt hat diese Möglichkeit in früheren Jahren schon genutzt", sagt Arnoud Visser (University of Amsterdam), der diesen Wettbewerb seit Jahren betreut. Dazu zählt auch die ständige Weiterentwicklung des Simulators. "In diesem Jahr ist ein neuer Roboter hinzugekommen, sodass wir jetzt vier verschiedene Roboter simulieren können", beschreibt er den derzeitigen Stand. "Außerdem können wir die drahtlose Kommunikation simulieren." Beim Einsatz realer Roboter sei die Aufrechterhaltung der Kommunikation ein zentrales Problem. Sie werde durch Geländestrukturen ebenso erschwert wie durch verschiedene, in Gebäuden verwendete Materialien. All das könne jetzt auch in der Simulation berücksichtigt werden.

Der Simulator des zweiten Wettbewerbs, der Agent Simulation Competition, ist dagegen seit fünf Jahren auf dem gleichen Stand. Hier geht es darum, den Einsatz von Feuerwehr, Polizei und Sanitätern in einer Stadt nach einem Erdbeben zu koordinieren. "Grundlage dafür sind die Karten realer Städte wie Paris oder Montréal, die wir mithilfe von OpenStreetMap erstellen", sagt Luis Gustavo Nardin (Brandenburgische Technische Universität).

Es wird angenommen, dass nach einem Erdbeben Feuer ausbrechen, die von der Feuerwehr bekämpft werden müssen, während die Sanitäter so viel Zivilisten wie möglich retten sollen. Dafür müssen von der Polizei die blockierten Straßen geräumt werden. Die optimale Koordination dieser verschiedenen Aktivitäten, die durch Softwareagenten simuliert werden, ist das Ziel dieses Szenarios. Dabei müssen die Agenten auf Grundlage unvollkommener Informationen und gestörter Kommunikation planen und je nach Situation zwischen zentralisierter und verteilter Kontrolle der Aktivitäten wechseln können.

Den Aktionen der Agenten auf dem Monitor zu folgen ist für Zuschauer eine ähnliche Herausforderung, wie bei den realen Robotern in der Rescue Arena. Zudem suggeriert das Szenario eine Anwendungsnähe, die tatsächlich nicht besteht. Die Koordination realer Rettungseinsätze dürfte von diesem Wettbewerb in absehbarer Zeit nicht profitieren. Es gehe hier vorrangig um Grundlagenforschung zur Künstlichen Intelligenz, sagt Nardin. Es habe zwar Versuche gegeben, mit dem Amt für humanitäre Nothilfeaktionen bei den Vereinten Nationen Kontakt aufzunehmen, um gemeinsam die Forschung stärker auf konkrete Anwendungen auszurichten. Allerdings sei es sehr schwierig, in dieser großen Behörde die richtigen Ansprechpartner zu finden.

Vielleicht ist das eine Idee für eine neue Liga beim RoboCup: Wie kann Künstliche Intelligenz die Navigation durch den Dschungel der Bürokratie erleichtern? Das könnte sich nicht nur bei den Vereinten Nationen, sondern gewiss auch bei der Europäischen Kommission als hilfreich erweisen. (olb)

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