Elektronik hilft Autonome Drohnen sollen Schiffbrüchige retten

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Im Rahmen des Projekts „Quadrokopter, Starrflügler und Schiffsdrohnen für Such- und Rettungseinsätze“ entwickelt ein Team der Chalmers University of Technology, Schweden, ein vollautonomes System für Such- und Rettungseinsätze auf hoher See.

Drohnen mit festen Flügeln sind schneller unterwegs als Quadrokopter und können daher größere Gebiete überwachen. Hier wird das Starten einer solchen Drohne getestet.
Drohnen mit festen Flügeln sind schneller unterwegs als Quadrokopter und können daher größere Gebiete überwachen. Hier wird das Starten einer solchen Drohne getestet.
(Bild: Christian Svensson)

In den letzten Jahren sind infolge humanitärer Krisen weltweit Tausende von Flüchtlingen und Migranten über die Meere geflohen. Ein Team der Chalmers University of Technology, Schweden, entwickelt nun ein völlig autonomes Drohnensystem, das die Effizienz und Geschwindigkeit von Rettungsaktionen auf See erhöhen kann.

Im Zusammenhang mit Flüchtlingskrisen und Migrationsströmen ist der Weg über das Meer eine riskante Route. Die Fahrt auf fragilen oder überladenen Schiffen hat dazu geführt, dass Menschen auf See ihr Leben verloren haben.

Das Such- und Rettungssystem des Chalmers-Teams setzt auf die Zusammenarbeit von Drohnen zu Wasser und in der Luft. Diese nutzen ein Kommunikationssystem, um ein Gebiet selbstständig zu durchsuchen, die Behörden auf Menschen in Not aufmerksam zu machen und Hilfe zu leisten, schon bevor Rettungsfahrzeuge mit Besatzung eintreffen können.

Drohnensysteme, die zusammenarbeiten, können mehr Leben retten

Das Drohnensystem besteht aus drei Komponenten, die zusammenarbeiten:

  • einer Seekatamaran-Drohne namens Seacat, die als Basis für die anderen Drohnen dient,
  • einer Flotte von geflügelten Drohnen, die die Umgebung überwachen sowie
  • einem Quadrokopter, der sich Menschen in Not nähern und Gegenstände wie Vorräte, medizinische Hilfsmittel oder Schwimmhilfen liefern kann. Der Quadrokopter kann Lasten bis zu einem Gewicht von etwa zwei Kilogramm tragen.

„Das Projekt basiert auf dem einfachen Prinzip, dass verschiedene Drohnen unterschiedliche Vorteile haben. Wenn mehrere verschiedene Arten von autonomen Drohnen zusammenarbeiten können, lassen sich die Sucheffizienz und die Reaktionsgeschwindigkeit der Rettungskräfte erheblich verbessern, was das Potenzial hat, mehr Menschenleben zu retten“, erläutert Xin Zhao, Postdoktorand in der Abteilung für Strömungsmechanik bei Chalmers. „Darüber hinaus könnte das System im Prinzip mit jedem öffentlichen Dienst oder mit Freiwilligen verbunden werden, die in irgendeiner Form Hilfe leisten könnten“, ergänzt Tomas Grönstedt, Professor in der Abteilung für Strömungsmechanik.

Batterien werden automatisch aufgeladen

Die Meeresdrohne Seacat verfügt über einen Internet-Uplink sowie eine lokale Kommunikationsverbindung, über welche die fliegenden Drohnen koordiniert werden. Außerdem verfügt sie über eine Startrampe für die Starrflügler-Drohnen.

Alle Drohnen in der Luft sind mit Kameras und einem Ortungssystem ausgestattet und können sich völlig autonom bewegen, die Schiffsdrohne folgt einer vordefinierten Route. Starrflüglerdrohnen werden nach einem intelligenten Algorithmus, der die Zahl der verfügbaren Drohnen optimal ausnutzt, automatisch Suchgebieten zugewiesen.

Wenn eine Starrflügler-Drohne Objekte im Wasser entdeckt, wird der Quadrokopter an den Ort des Geschehens geschickt, um Fotos zu machen. Die Fotos können dann über die Wasserdrohne an ein Rettungszentrum an Land gesendet werden. Die Rettungsleitstelle kann ihrerseits den Quadrokopter mit Hilfsgütern losschicken. Wenn bei einer der geflügelten Drohnen der Akku leer ist, wird sie außer Betrieb genommen und landet im Wasser in der Nähe der Seacat-Drohne, wo sie automatisch abgeholt und aufgeladen und dann wieder ausgesandt werden kann.

Start der nächsten Projektstufe

„Es ist uns bereits gelungen, einen Quadrokopter auf Seacat landen zu lassen, und die geflügelten Drohnen wurden gebaut und werden derzeit geprüft“, erklärt Ola Benderius, außerordentlicher Professor in der Abteilung Fahrzeugtechnik und autonome Systeme, der das Projekt ebenfalls geleitet hat. „Im Rahmen einer Fortsetzung des Projekts werden wir das System zusammenbauen und es in seiner Gesamtheit auf See testen.“

Die Meeresdrohne wird für den Start vorbereitet.
Die Meeresdrohne wird für den Start vorbereitet.
(Bild: Millie Skoglund, Chalmers)

Mehr über das Projekt

Das Drohnensystem wurde in Zusammenarbeit zwischen der Abteilung für Fahrzeugmechanik und autonome Systeme und der Abteilung für Fluiddynamik der Abteilung für Mechanik und Meereswissenschaften entwickelt. Die Schiffsdrohne und die geflügelten Drohnen wurden von Grund auf neu entworfen, gebaut und bei Chalmers getestet.

Zum Team gehören Tomas Grönstedt, Xin Zhao, Isak Jonsson und Carlos Xisto von der Abteilung für Strömungsmechanik, Ola Benderius von der Abteilung für Fahrzeugmechanik und autonome Systeme des Fachbereichs für Mechanik und Meereswissenschaften, Leif Eriksson von der Abteilung für Geowissenschaften und Fernerkundung des Fachbereichs für Weltraum, Erde und Umwelt und Christian Berger von der Abteilung für Softwaretechnik des Fachbereichs für Computerwissenschaften und Ingenieurwesen.

Das Projekt wird im Rahmen der Chalmers-Forschungsinfrastruktur Revere durchgeführt und von der Transport Area of Advance finanziert. Das Projekt wird im September 2022 enden.

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