Flugroboter Zivile Einsatzmöglichkeiten und Katastrophenschutz

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1 FZI RESEARCH CENTER FOR INFORMATION TECHNOLOGY Flugroboter Zivile Einsatzmöglichkeiten und Katastrophenschutz Erfahrungen beim Einsatz in der Katastrophenschutzübung Taranis 2013 Georg Heppner

2 Übersicht Kurzvorstellung FZI Flugroboter für die Zivile Nutzung Taranis 2013 Szenarien eines Großeinsatzes Erfahrung im Einsatz am Beispiel Ghost City Potential für die zivile Nutzung von Flugrobotern FZI Forschungszentrum Informatik 2

3 Die Einrichtung FZI Über uns Unabhängige gemeinnützige Stiftung des bürgerlichen Rechts für Anwendungsforschung in der Informatik Mitglied der Innovationsallianz Baden-Württemberg und Technologieregion Karlsruhe Innovationsdrehschreibe in Baden-Württemberg im Bereich Informationstechnologie Innovationspartner des KIT im Bereich IT Zahlen und Fakten 2011 Gesamthaushalt 16,4 M Wiss. Mitarbeiter 150 über 170 Projekte, direkte Industrieaufträge und öffentlich geförderte Verbundprojekte Zertifiziertes Qualitätsmanagement-System nach ISO 9001, Bereiche mit Anwendungsforschung für Medizinprodukte auch nach ISO FZI Forschungszentrum Informatik 3

4 FZI Erfolgsrezept: Starke Vernetzung und Interdisziplinarität FZI Forschungszentrum Informatik 4

5 Inspektionsroboter am FZI Seit ca. 20 Jahren Service-Roboter am FZI (nur Auswahl abgebildet) Sechsbeinige Laufroboter Schlangenartige Roboter Sensorsysteme für Fernhantierungsroboter Flugroboter / Flugdrohnen FZI Forschungszentrum Informatik 6

6 Flugroboter für die Zivile Nutzung Warum Flugroboter? Inspektion Schnelle zerstörungsfreie Inspektion unzugänglicher Bereiche z.b. Funkmasten, Solaranlagen, Schornsteine Vermessung Vermessen von Aushub im Tagebau, Archäologischen Ausgrabungen Kartographieren Schnelle, Kostengünstige Erstellung hochauflösender Karten z.b. Vermessung von Grenzen, Gletscherbeobachtung Landwirtschaft z.b. Erfassung von Tierbeständen (Schafe), Inspektion weitläufiger Felder Unterhaltung/Kunst Videoaufzeichnungen von Großveranstaltungen, Luftbildaufnahmen Search & Rescue Lageeinschätzung vor Ort, Dokumentation, Schadstoffmessung FZI Forschungszentrum Informatik 8

7 Flugroboter für die Zivile Nutzung Voll-Autonomes UAV Zuladung von 500g (800g max) Onboard PC (1,6 GHz Intel Atom) Autopilot Platine zur Fluglageregelung Diverse Sensoren (IMU, GPS, Drucksensor, Kompass, n Wifi, Hokuyo Laser Scanner ) Teil-Autonomes UAV Aktive Kamerastabilisierung GPS, IMU, Kompass Fortschrittlicher Autopilot für maximale Flugruhe Analoge Signalübertragung Kein PC Sicherheitsfunktionen bereits integriert Kameraplattform Spielzeug Kameras und IMU Steuerung per WLAN Keine Funktion außer grundlegender Flugregelung FZI Forschungszentrum Informatik 9

8 Flugroboter für die Zivile Nutzung FZI Forschungszentrum Informatik 10

9 Taranis 2013 Katastrophenschutzübung HCP Oberndorf TWA Anthering HCP Seekirchen HCP RHV Wallersee Railway accident Boat accident TWA Fürstenbrunn Boat accident HCP RHV Tennengau Evacuation FZI Forschungszentrum Informatik 11

10 Eingestürzte Gebäude in unzugänglichem Gelände FZI Forschungszentrum Informatik 13

11 Eingestürzte Gebäude in unzugänglichem Gelände Ghost City FZI Forschungszentrum Informatik 14

12 Eingestürzte Gebäude in unzugänglichem Gelände Ghost City FZI Forschungszentrum Informatik 15

13 Eingestürzte Gebäude in unzugänglichem Gelände Steinbruch mit Straßenzugang Ghost City FZI Forschungszentrum Informatik 16

14 Eingestürzte Gebäude in unzugänglichem Gelände Steinbruch mit Straßenzugang Ghost City FZI Forschungszentrum Informatik 17

15 Eingestürzte Gebäude in unzugänglichem Gelände Schlucht mit Flusslauf Steinbruch mit Straßenzugang Ghost City FZI Forschungszentrum Informatik 18

16 Eingestürzte Gebäude in unzugänglichem Gelände Schlucht mit Flusslauf Steinbruch mit Straßenzugang Ghost City FZI Forschungszentrum Informatik 19

17 Voraussetzungen für den Einsatz von UAVs Startplatz erfordert Mindestmaß an Freiraum abhängig von Einschätzung des Piloten (Empfehlung ~10m Freiraum) Transport durch geringes Gewicht und kompakte Verpackung einfach FZI Forschungszentrum Informatik 20

18 Voraussetzungen für den Einsatz von UAVs Startplatz erfordert Mindestmaß an Freiraum abhängig von Einschätzung des Piloten (Empfehlung ~10m Freiraum) Transport durch geringes Gewicht und kompakte Verpackung einfach FZI Forschungszentrum Informatik 21

19 Voraussetzungen für den Einsatz von UAVs Kommandierung erfolgt vor Ort (Sichtverbindung für Funk und rechtliche Rahmenbedingungen notwendig) Zwei Steuerer pro Fluggerät (Sicherheitspilot + Mission Operator) Reichweite hauptsächlich begrenzt durch Funk (~ 500m ) Im vollautonomen Betrieb lediglich begrenzt durch Akkulaufzeit FZI Forschungszentrum Informatik 22

20 Ergebnisse vom ersten Flug Zusammengesetztes Mosaik hochauflösender Bilder gibt einen Überblick der Situation vor Ort FZI Forschungszentrum Informatik 23

21 Ergebnisse vom zweiten Flug Teilautonomer Flug am zweiten Tag (MissionsPlanung) FZI Forschungszentrum Informatik 24

22 Ergebnisse vom zweiten Flug FZI Forschungszentrum Informatik 25

23 Ergebnisse vom zweiten Flug FZI Forschungszentrum Informatik 26

24 Ergebnisse vom zweiten Flug FZI Forschungszentrum Informatik 27

25 Einsatz von UAVs zur Lageerkundung Schneller Einsatz mit minimalem Aufwand (~ 15 Min Vorbereitung) Start auch aus schwer Zugänglichen Gebieten mit begrenzen Startflächen Einblick in die Lage vor Ort, Übersicht über die Gesamtsituation Keinerlei Gefahr für den Steuerer Begrenzungen vor allem durch Reichweite von Funk und Sicht -> (Teil)Autonome Systeme sind hier im Vorteil Auswertung bereits kurz nach Einsatz verfügbar -> Kann während der Vorbereitungen anderer Rettungskräfte erfolgen Verschiedene Auswertungen möglich (Live Video/ Bild, Hochaufgelöste Fotos, Videos, Spezialauswertung z.b. Infrarot) FZI Forschungszentrum Informatik 28

26 Salzburg Zugunglück mit Chemikalien FZI Forschungszentrum Informatik 29

27 Potential für die zivile Nutzung von Flugrobotern Mehrwert für den Katastrophenschutz Ansichten wie die eines Helikopters bei schnellerer Verfügbarkeit und geringerem Aufwand Schnellerer Zugang zu Informationen Schnelle Lageeinschätzung möglich Schutz der Einsatzkräfte in gefährlichen Bereichen Erreichen von Regionen die nur schwer zugänglich sind Zusätzliche oder vollkommen neue Informationen Verbesserte Lageeinschätzung möglich Dokumentation und Überwachung von Einsätzen Ähnliche Anforderungen in vielen zivilen Einsatzgebieten (z.b. Gebäudeinspektion etc.) FZI Forschungszentrum Informatik 30

28 Potential für die zivile Nutzung von Flugrobotern Grenzen und Probleme Kleine Flugroboter: Windanfällig (Falcon8 jedoch bis 10m/s) Hoher Anschaffungspreis Einsatzdauer: ca. 15min pro Akku Einsatzradius: Kleine Flugroboter: WLAN Reichweite ca m bei freier Sicht Große Flugroboter: Steuerung bis zu 500m, Video deutlich weniger Nicht wasserfest: kein Einsatz bei Regen möglich Flugroboter brauchen für teilautomatische Aufgabenausführung guten GPS Empfang Steuerer braucht Erfahrung für den sicheren Umgang Rechtliche Lage schwierig FZI Forschungszentrum Informatik 31

29 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Salzburg aus Sicht der CAIR-Falcon Georg Heppner - Kooperative Exploration mit heterogenen Robotern 32