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Studien & Forschung > KI als Lebensretter

Katastrophenhilfe: Wie KI-gesteuerte Roboterschwärme Gaslecks aufspüren

Neuartige Experimente des DLR und Katastrophenhilfe der Zukunft: KI-gesteuerte Roboterschwärme setzen neue Maßstäbe bei der Gasdetektion und um Leben zu retten.

Autonome Drohne bei der Gasdetektion im DLR-Windkanal: Zukunft der Katastrophenhilfe? (Foto: DLR CC BY-NC-ND 3.0)

Ein Chemieunfall in einem Industriegebiet. Eine unsichtbare Gaswolke breitet sich aus. Jede Sekunde zählt. In solchen Szenarien könnten bald Schwärme autonomer Roboter zum Einsatz kommen, die blitzschnell gefährliche Substanzen aufspüren und Rettungskräfte mit präzisen Daten versorgen.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) treibt diese Vision mit bahnbrechenden Experimenten voran - und öffnet damit auch für mittelständische Unternehmen neue Perspektiven in den Bereichen Sicherheit und Umweltüberwachung.

Von Vögeln lernen: Wie Roboterschwärme Leben retten können

Das STARE-Projekt des DLR, benannt nach den für ihre synchronisierten Flugmuster bekannten Staren, zielt darauf ab, dezentrale Schwärme von Roboterplattformen zu entwickeln. Diese sollen autonom die Ausbreitung gefährlicher Substanzen in der Luft erkennen und verfolgen können. Dies könnte nicht nur bei Industrieunfällen, sondern auch bei der Überwachung von Emissionen oder der Früherkennung von Leckagen eingesetzt werden.

Für kleine und mittlere Unternehmen, insbesondere in den Bereichen Chemieindustrie und Logistik, ergeben sich dadurch neue Chancen in Bezug auf Arbeitssicherheit und Umweltschutz.

5 überlegene Eigenschaften von Roboter in der Katastrophenhilfe

  • Einsatz in hochgefährlichen Umgebungen ohne Risiko für Menschenleben
  • Kontinuierliche Überwachung über lange Zeiträume ohne Ermüdung
  • Gleichzeitige Erfassung und Analyse großer Datenmengen in Echtzeit
  • Präzise Detektion auch geringster Konzentrationen gefährlicher Substanzen
  • Schnelle Anpassung an sich ändernde Umgebungsbedingungen

Windkanal 2.0: Vom Flugzeugtest zum Roboterlabor

Um diese Vision Wirklichkeit werden zu lassen, führte das DLR-Team eine Reihe innovativer Experimente im Niedriggeschwindigkeits-Windkanal LST in Marknesse, Niederlande, durch. Dieser spezielle Windkanal ermöglicht es, Modellexperimente bei sehr niedrigen Windgeschwindigkeiten durchzuführen - ideal, um das Verhalten von Gasen in einer Luftströmung zu untersuchen.

Die Erkenntnisse könnten auch in die Entwicklung spezialisierter Überwachungssysteme für Produktionsanlagen oder Lagerhallen einfließen. Ein Highlight der Experimente war der Einsatz eines innovativen 3D-Volumen-Scanners, der Sensoren millimetergenau im Raum positionieren kann. Dies ermöglicht eine hochauflösende Vermessung von Gaswolken und liefert wertvolle Daten zur Validierung physikalischer Modelle der Gasausbreitung.

Eine Schlüsselinnovation des STARE-Projekts liegt in der Kombination modernster Techniken des maschinellen Lernens mit physikalischen Modellen der Gasausbreitung. Dieser Ansatz verspricht nicht nur präzisere Vorhersagen, sondern auch eine Reduzierung des Bedarfs an umfangreichen Trainingsdaten - ein entscheidender Vorteil für die praktische Anwendung. Für mittelständische Unternehmen, die sich mit Datenanalyse oder Umweltmonitoring beschäftigen, eröffnen sich hier neue Geschäftsfelder. Die Entwicklung spezialisierter KI-Lösungen für die Gasausbreitungsvorhersage könnte zu einem lukrativen Marktsegment werden.

Eine besondere Herausforderung bei der Entwicklung autonomer Gasdetektionssysteme liegt in der Natur der Aufgabe selbst: Während Roboter dank moderner Kameratechnologie und KI bereits sehr gut "sehen" können, ist das "Riechen" - also die Detektion chemischer Verbindungen in der Luft - weitaus komplexer.

Die DLR-Experimente adressierten diese Herausforderung unter anderem durch den Einsatz verschiedener Sensortypen wie Metalloxid-Sensoren (MOX) und Photo Ionization Detectors (PID). Auch die Untersuchung des Einflusses von Drohnen-Rotoren auf die Messgenauigkeit lieferte wichtige Erkenntnisse für die Praxis.

Fazit

Die Forschung des DLR zu KI-gesteuerten Roboterschwärmen bietet vielversprechende Perspektiven für die Katastrophenhilfe und Umweltüberwachung. Diese Technologien ermöglichen schnelle, präzise Gasdetektion und eröffnen mittelständischen Unternehmen neue Geschäftsfelder. Doch während innovative Lösungen für Sicherheit und Umweltschutz entwickelt werden, müssen auch Datenschutz und ethische Fragen geklärt werden. Unternehmen, die sich diesen Herausforderungen stellen, können entscheidende Beiträge leisten und gleichzeitig von einem zukunftsträchtigen Markt profitieren.

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