Eine Gruppe von Robotern, die für Sicherheitsaufgaben eingesetzt werden, ist im zivilen Bereich weit verbreitet. Viele von ihnen sind ferngesteuert oder teilautonom, so dass sie als echte Roboter gelten, während andere Robotergeräte mit einem begrenzten Grad an Autonomie sind. Die Entwickler klassifizieren die Rettungs- und Sicherheitsroboter hauptsächlich nach der Art der Katastrophen.
Arten von Operationen, die von den Robotern ausgeführt werden
Überwachungsroboter werden eingesetzt, um menschliches Wachpersonal bei der Bewachung eines großen Gebiets zu unterstützen oder in einem potenziell gefährlichen Gebiet Wache zu halten. Sie basieren in der Regel auf einer mobilen Roboterplattform, auf der mehrere spezialisierte Instrumente montiert werden können, so dass sie für bestimmte Aufgaben in zahlreichen Anwendungen angepasst werden können. Diese mobilen Roboter sind je nach ihrer spezifischen Anwendung oder Einsatzumgebung mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, z. B. mit Kameras (einschließlich Infrarot) für Teleoperation und Telepräsenz, Mikrofonen zur Erkennung menschlicher Anwesenheit sowie Chemikalien- oder Rauchsensoren. In der Regel weisen die Roboter eine große Ähnlichkeit mit unbemannten Boden-, Luft- oder Unterwasserfahrzeugen aus dem Verteidigungsbereich auf oder sind in vielen Fällen technische Derivate davon..
OC Robotics, jetzt GE Aviation (UK), bietet ein anderes Schlangenarm-Roboterdesign an, das in der Lage ist, in schwierige Bereiche vorzudringen. Während ein Starrgelenkroboter durch die Ellbogen in seinen Armen eingeschränkt ist, kann ein Schlangenarm seiner Nase folgen, um durch kleine Lücken und um eng beieinander liegende Hindernisse zu gelangen. Bei den Objekten, die durch kleine Löcher oder Lücken inspiziert werden müssen, kann es sich um so unterschiedliche Dinge wie Autos, Gepäckstücke oder Container handeln.
Der Unfall in Fukushima als groß angelegtes Einsatzszenario für Überwachungs-/Sicherheitsroboter.
Das Große Ostjapanische Erdbeben war ein dramatisches Ereignis, das Japan am 11. März 2011 heimsuchte. Der darauf folgende Tsunami richtete in Tohoku (Nordosten) umfangreiche und schwere Schäden an. Umfangreiche Anstrengungen wurden unternommen, um das Kernkraftwerk Fukushima zu sichern.
Im Zuge der verzweifelten Bemühungen wurden Roboter in dem Gebiet eingesetzt, insbesondere zur Inspektion des Nuklearstandorts, zur Datenerfassung und zum Einsatz von Sensoren und anderen Geräten. In mehreren Berichten wird über den Einsatz und den Betrieb von Robotern berichtet (z. B. von QinetiQ, iRobot und anderen). Es wurde berichtet, dass die japanische Regierung 300 Mio. USD für die Entwicklung von sechs Prototyp-Robotern zur Unterstützung bei nuklearen Unfällen ausgegeben hat, die Betreiber der Kernkraftwerke jedoch beschlossen, sie nicht zu kaufen. Diese Roboter wurden nach einem Unfall im Jahr 1999 in einem anderen Kernkraftwerk in Japan entwickelt. Die Roboter können im Katastrophengebiet für langfristige Aufräumarbeiten eingesetzt werden. Einen Eindruck von den Rettungsaktivitäten und den eingesetzten Robotern kann man sich auf verschiedenen Websites verschaffen (Texte und Bilder).
Von besonderem Interesse dürfte die Übersicht über die am Katastrophenort eingesetzten Roboter und den laufenden Aufräum- und Rückbauprozess von 2014 sein.
In jedem Fall hat die Katastrophe die Bemühungen um die Entwicklung zuverlässiger, leistungsfähiger Roboter im Rahmen staatlicher Programme oder privater Initiativen beflügelt. Diese Roboter verfügen in der Regel über eine oder zwei bewaffnete Konfigurationen auf einer kettengetriebenen mobilen Basis. Beispiele hierfür sind:
- Der PackBot von Flir wird zur Inspektion und Datenerfassung vor Ort eingesetzt.
- Der Mitsubishi Heavy Industries (MHI) MEISTer (Maintenance Equipment Integrated System of Telecontrol robot).
- Honda und das National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) haben gemeinsam einen hochzugänglichen Vermessungsroboter entwickelt, um Daten im ersten Stock des beschädigten Reaktors zu sammeln. Ähnlich konstruiert ist der Astaco-SoRa-Roboter (Hitachi) für den schweren Rückbau von kontaminierten Strukturen.
- Der “Arounder” von Hitachi liefert einen Hochdruck-Wasserstrahl zur Dekontaminierung von Wänden, Infrastrukturen oder Geräten, indem er Farbe, äußere Schichten oder Beton entfernt. Der Roboter ist so konzipiert, dass er das verbrauchte Wasser zurücksaugen kann.
- Der Quadruped von Toshiba ist ein Roboter zur Bewältigung von schwierigem Gelände (Treppen, Hindernisse usw.). Die vierbeinige Laufmaschine ist mit einem kleineren Radroboter ausgestattet, der eingesetzt werden kann, um schwer zugängliche Bereiche zu befahren.
Darüber hinaus hat die Katastrophe dazu beigetragen, die DARPA-Robotik-Challenge zu motivieren, um bahnbrechende Forschungs- und Entwicklungsarbeiten anzustoßen, damit die Robotik der Zukunft die gefährlichsten Aufgaben bei künftigen Katastropheneinsätzen übernehmen kann. Die Herausforderung zielt darauf ab, die folgenden Fähigkeiten zu demonstrieren:
- Kompatibilität mit für den Menschen geschaffenen Umgebungen (auch wenn sie degradiert sind)
- Fähigkeit, ein vielfältiges Sortiment von Werkzeugen zu benutzen, die für Menschen entwickelt wurden (vom Schraubenzieher bis zum Fahrzeug)
- Fähigkeit, von Menschen beaufsichtigt zu werden, die keine oder nur eine geringe Ausbildung in Robotik erhalten haben.
Die von der EU finanzierte euRathlon-Initiative zielte darauf ab, die Intelligenz und Autonomie von Robotern im Freien und im Gelände in anspruchsvollen Szenarien zur Katastrophenbewältigung zu erproben. Bei den Einsätzen mussten autonome Flug-, Land- und Unterwasserroboter zusammenarbeiten, um die Katastrophe zu überwachen, Umweltdaten zu sammeln und kritische Gefahren zu erkennen. Auf Wettbewerbe für Landroboter im Jahr 2013 folgten Wettbewerbe für Unterwasserroboter im Jahr 2014; beim letzten Wettbewerb im Jahr 2015 musste ein Team aus Land-, See- und Flugrobotern zusammenarbeiten, um das Gebiet zu überwachen, Umweltdaten zu sammeln und kritische Gefahren zu erkennen..
Ebene der Verteilung
Viele Anbieter stellen Plattformen für verschiedene angrenzende Bereiche zur Verfügung, von der Logistik über die Inspektion bis hin zu unbemannten Bodenfahrzeugen für die Verteidigung. Eine eindeutige statistische Zuordnung der gelieferten Roboter zum jeweiligen Rettungs- und Einsatzbereich ist daher oft schwierig zu erreichen..
Kosten-Nutzen-Überlegungen und Marketing-Herausforderungen
Der autonome Betrieb entlastet das Wachpersonal vom regelmäßigen Streifendienst. Sie können in einer Zentrale bleiben und den Robotern per Videoübertragung folgen. Wenn mehrere Roboter auf diese Weise arbeiten, können weitaus größere Gebiete mit weniger Personal abgedeckt werden. Die Preisgestaltung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, z. B. auf stündlicher Basis. Knightscope wirbt beispielsweise mit einem Mietpreis von 4 bis 9 USD/Stunde.
In einigen Bereichen, z. B. in Chemieanlagen, nuklearen Lagerstätten, Offshore-Ölplattformen usw., kann der Besuch verschiedener Anlagenteile mit erheblichen Risiken verbunden sein. Hier ist der Einsatz von Robotersystemen von Vorteil. Oft sind die Kosten zweitrangig, was zu einer relativ frühen Akzeptanz der Technologie geführt hat. Die jüngsten Katastrophen unterstreichen sicherlich die Notwendigkeit einer verstärkten Forschung und Entwicklung und Verfügbarkeit dieser Plattformen.
Bei entsprechender Sensorausstattung können die Roboter mehr erkennen als Menschen. In dunklen Räumen können ihre Infrarotsensoren einen Menschen anhand seiner Körperwärme (bei Raumtemperatur in einer Entfernung von 20-50 Metern) zuverlässig aufspüren, und Mikrowellensensoren erkennen selbst kleinste Bewegungen bis zu 20 Metern. Flammen-, Wärme- und Rauchsensoren sorgen für Brandverhütung. Zusätzliche Gassensoren, die die Konzentration von Kohlenmonoxid, Acetondampf oder Methan messen, können hinzugefügt werden, um die Umgebungsluft zu überwachen und Unfälle zu vermeiden..
Die verschiedenen Sensoren sind zusätzliche Ausrüstung, und der Preis eines Sicherheitsroboters hängt von der Anzahl und der Art der eingebauten Sensoren ab. Die billigsten und damit einfachsten Versionen haben keinen Qualitätsvorteil gegenüber Menschen, und ein menschlicher Wachmann bleibt notwendig, um im Notfall zu handeln.
Raffiniertere Versionen mit guten Wahrnehmungsfähigkeiten können unter ungünstigen oder sogar extremen Bedingungen arbeiten, z. B. in Kraftwerken oder an Orten, an denen Gas austreten könnte. Ihr Wert liegt also hauptsächlich in der Verbesserung der Sicherheit.