Im November 2024 stellten sich 15 Master-Studierende des Fachbereichs Informatik einer besonderen Herausforderung: Im Rahmen der Blockwoche zum Modul „Autonome Mobile Systeme“, geleitet von Alexander Miller, entwickelten sie in nur fünf Tagen ein autonomes Robotersystem, das in einem Rettungsszenario zum Einsatz kommen könnte. Die Studierenden arbeiteten eigenständig an der Lösung der Aufgabenstellung und organisierten sich in Teams, um das Projekt erfolgreich umzusetzen.
Ein Rettungsrobotik-Szenario als realitätsnahe Herausforderung
Die Studierenden übernehmen dabei die Rolle einer „Robotics Task Force“, die für den simulierten Einsatz eines autonomen Robotersystems verantwortlich sind. Die Aufgabenstellung orientiert sich an einem CBRNE-Einsatzszenario – also einem Einsatz mit chemischen, biologischen, radiologischen, nuklearen oder explosiven Gefahren. Ausgangspunkt ist ein Unfall in einem Chemiewerk, bei dem ein gefährlicher Stoff freigesetzt wurde. Da eine solche Gefahrenumgebung für Menschen nicht sicher betretbar ist, muss ein Roboter eine autonome Probenentnahme durchführen.
Für eine realitätsnahe Simulation, wird das Szenario im Roboterlabor des IDiAL-Instituts aufgebaut. Die Studierenden arbeiteten mit dem EduRob, einer speziell am IDiAL entwickelten Lehrplattform für Robotik. Die Einsatzumgebung wird mit mobilen Hindernissen und einem 3D-gedruckten Zielobjekt nachgestellt, um den Herausforderungen eines echten Rettungseinsatzes so nahe wie möglich zu kommen.
Eigenständige Organisation und Teamarbeit
Die Studierenden teilen sich in vier spezialisierte Teams auf, um die verschiedenen Teilaufgaben des Projekts effizient zu lösen. Jedes Team hat dabei eine zentrale Funktion innerhalb des Gesamtsystems und ist für einen essenziellen Aspekt der autonomen Mission verantwortlich.
- „Navigation und Erkundung“ erkundet die unbekannte Umgebung und erstellt dabei autonom eine Karte.
- Mithilfe dieser Karte plant „Ziel- & Pfadplanung“ einen effizienten Weg durch die Einsatzumgebung, um eine Probe zu entnehmen.
- „Objekterkennung“ identifiziert den Gefahrenstoffbehälter und bestimmt dessen genaue Position.
- Auf Basis dieser Informationen nutzt "Probenentnahme" den Greifer, um die Gefahrenstoffe gezielt zu erreichen und zu entnehmen.
Dokumentation – Nachvollziehbarkeit und Nachhaltigkeit des Projekts
Neben der praktischen Arbeit hat eine detaillierte Dokumentation der entwickelten Lösungen für die Studierenden einen hohen Stellenwert. Im Fokus stehen dabei sowohl die vorgenommenen Änderungen an der Software als auch die notwendigen Schritte zur Nachvollziehbarkeit des gewählten Lösungsansatzes.
Erfolgreicher Abschluss mit praktischer Präsentation
Zum Abschluss der Blockwoche präsentieren die Studierenden ihre Ergebnisse in einer praktischen Vorführung. Dabei wurden die einzelnen Systemkomponenten zusammengeführt, sodass ein vollständig autonomes System entsteht. Das von den Studierenden entwickelte Robotersystem kann nach nur fünf Tagen das Einsatzgebiet erfolgreich erkunden, die Probe sicher identifizieren und entnehmen sowie den Behälter zuverlässig zurück zum Startpunkt transportieren. Die Blockwoche war damit ein voller Erfolg und zeigte eindrucksvoll, wie Studierende ihr theoretisches Wissen aus der Vorlesung eigenständig in die Praxis umsetzen können.
Theorie trifft Praxis in der Rettungsrobotik
Die Studierenden erhielten in dieser Blockwoche eine einzigartige Gelegenheit, an einem realitätsnahen Robotikprojekt zu arbeiten. Neben der technischen Umsetzung förderte die Veranstaltung auch Teamarbeit und eigenständiges Problemlösen – essenzielle Fähigkeiten für zukünftige Herausforderungen.
Mit diesem erfolgreichen Abschluss haben die Studierenden bewiesen, dass sie nicht nur komplexe Algorithmen verstehen, sondern diese auch in die Praxis umsetzen können. Damit haben sie einen wichtigen Schritt in Richtung praxisnaher Forschung und Entwicklung im Bereich der autonomen mobilen Systeme gemacht.
