Prof. dr. Bärbel Mertsching van de Universität Paderborn doet samen met zestien medewerkers en studenten in het GET Lab sinds 2007 onderzoek naar de basis voor de ontwikkeling van intelligente reddingrobotica. Als na een ongeval de omgeving is vervuild door radioactiviteit of zo, zoals in Fukushima, Japan of door giftige stoffen zoals nu in het Chinese Tianjin, dan wordt de redding van slachtoffers gevaarlijk voor de bergingsteams.
“Technische systemen zouden de bron van het gevaar en slachtoffers op de plaats van het ongeval kunnen herkennen en informatie doorsturen aan de bergingsteams. “De inzet van reddingswerkers zou hierdoor veiliger en efficiënter kunnen worden”, verklaart prof. dr. Bärbel Mertsching.
Deze techniek staat echter nog in de kinderschoenen. Momenteel zijn de zogenaamde de tele- operatiesystemen in gebruik: dat betekent dat de mens de robot stuurt en hem opdrachten geeft. De robot voert dit nu uit maar kan zelf geen eigen stappen overwegen of eigen beslissingen nemen. Dat is een nadeel voor mens en machine in onbekend terrein. “Na een ramp, zoals een aardbeving, hebben landkaarten geen waarde. Navigeren in moeilijk terrein is nauwelijks mogelijk en de communicatie tussen mens en machine kan gemakkelijk verstoord raken”, verduidelijkt Mertsching.
Verkennen, zoeken en uitschakelen gevaarlijke bronnen
Het doel van het GET Lab is onder andere een autonome robot te ontwikkelen, die zijn omgeving zelfstandig verkent, slachtoffers zoekt en tegelijkertijd een kaart opmaakt voor de redders. De robot GETbot kan met behulp van een 2D-laserscanner, een video en een 3D-kamera zijn omgeving opnemen en begaanbare wegen vastleggen. GETbot bepaalt daarvoor met de laser de afstand tot objecten in de omgeving en maakt hiervan een virtuele kaart. De moeilijkheid vormt hierbij het terrein: als de robot op zijn vier wielen begint te glijden, dan meet hij de punten op afstand anders dan voorheen. De hierdoor verkregen kaart wijkt af van de vorige kaart. “Het is voor ons nu een uitdaging om een proces te ontwikkelen, zodat deze kaarten weer overeenkomen”.
Met behulp van een thermische camera kan GETbot temperatuurverschillen in zijn directe omgeving vaststellen. Zelfs de kleinste temperatuur verandering wordt zichtbaar, zodat ingesloten personen kunnen worden vastgesteld en in kaart gebracht. Met behulp van deze en andere sensoren zouden ook vitale functies van de slachtoffers kunnen worden gemeten. Een CO2 sensor zou het ademen van het slachtoffer kunnen vaststellen. Bij wedstrijden simuleerden poppen de ingesloten slachtoffers. Verwarmingsdekens zorgen voor de lichaamstemperatuur.
Voor taken met een hoog cross-country gehalte wordt een andere robot op afstand bestuurd: de GETjag. Het rupsvoertuig, Flipper genoemd, is met zijn vier individueel beweeglijke rupskettingen in staat om ook op schuine steile ondergrond te rijden of over trappen heen te klimmen. Een camera aan een bestuurbare arm levert beelden van het terrein. GETjag is, anders dan GETbot, in staat om met behulp van een grijper contact te maken met slachtoffers. Met behulp van deze arm kan de robot ook gevaarlijke bronnen zoals een open gasleiding sluiten, doordat hij de daarbij behorende kraan in de ruimte kan vinden aan de hand van de 3D data van de ruimte en de kraan vinden.
De onderzoekers werken nu aan de automatische herkenning van gevarentekens, die wijzen op zeer explosieve of giftige stoffen. “In de toekomst zouden reddings-robots dergelijke gevarenbronnen kunnen uitschakelen voordat de volgende reddingsteams aankomen en meer ongelukken vermijden”, aldus Mertsching.
Leren van de natuur
Eenvoudige vragen zijn vaak het lastigste voor het team: hoe herkent de robot zelfstandig hindernissen op zijn weg om een botsing te vermijden?: “Om de hoek kijken, interesse hebben voor akoestische of visuele stimulatie en daarop reageren, of eigen voorkennis gebruiken, dat zijn voor de mens eenvoudige opgaven maar tot nu toe voor technische systemen bijna onmogelijk”, verduidelijkt Mertsching.
Bij het fundamentele onderzoek naar de beeldverwerking en object herkenning gebruiken de onderzoekers voorbeelden uit de natuur. Hoe krijgt een mens of een dier zijn omgeving in beeld en op welke manier kan het worden overgebracht in een technisch model? Onderzoekers uit de gebieden techniek, biologie en psychologie werken hiervoor samen. “Deze grensgebieden tussen mens en machine maken het werk bijzonder spannend”.
Robot competitie.
Naast de 3D simulaties op de computer of in werkelijkheid in het laboratorium van Paderborn, doet het GET Lab regelmatig mee aan nationale en internationale wedstrijden met andere teams, zoals de Rettungsliga der Robocup German Open. Hierbij worden in grote hallen parkoers uitgezet. De reddingrobots moeten hierbij op verschillende ondergrond met een onbekende route met spleten, bergen en dalen opdrachten uitvoeren voor autonoom gedrag of door afstandsbediening op de gebieden exploratie, grijpen, manipulatie en inspectie.
