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Roboter im Entminungsdienst

Aktuellen Schätzungen zufolge sind weltweit mehr als 100 Millionen Minen vergraben. Jährlich kommen rund 2 Millionen neue dazu. Monatlich sterben zwischen 500 und 800 Menschen durch einen Tritt auf eine Mine, weitere 2000 werden durch sie verstümmelt. Die meisten Opfer sind unschuldige Zivilisten. Schnell, wirksam, kostengünstig und vor allem für die Minenräumer selbst ungefährlich - diese Entminungsmethode existiert derzeit noch nicht, rückt aber in greifbare Nähe. Mit der Roboter-Technologie der Technischen Universität Wien könnte dieser Traum bald in Erfüllung gehen.

Abb. 1: Minenfelder auf der ganzen Welt

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Abb. 1: Minenfelder auf der ganzen Welt

Abb. 1: Minenfelder auf der ganzen Welt

Abb. 1: aardwark: Das Gerät dient der Minensäuberung und funktioniert nach dem Prinzip eines Dreschflegels. An das Gerät ist eine Kette montiert sowie an beiden Enden Hämmer, durch deren Schläge Minen an die Oberfläche befördert werden. Die Geräte können allerdings nur in ausgewählten Gebieten eingesetzt werden, da sie nicht für den Einsatz in felsigen oder unebenen Gebieten geeignet sind.

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Abb. 1: aardwark: Das Gerät dient der Minensäuberung und funktioniert nach dem Prinzip eines Dreschflegels. An das Gerät ist eine Kette montiert

Abb. 1: aardwark: Das Gerät dient der Minensäuberung und funktioniert nach dem Prinzip eines Dreschflegels. An das Gerät ist eine Kette montiert sowie an beiden Enden Hämmer, durch deren Schläge Minen an die Oberfläche befördert werden. Die Geräte können allerdings nur in ausgewählten Gebieten eingesetzt werden, da sie nicht für den Einsatz in felsigen oder unebenen Gebieten geeignet sind.

Abb. 2: vamid appl: Das Gerät dient als Minensuchfahrzeug und wurde von der österreichischen Firma SCHIEBEL entwickelt, die auf die Erzeugung von Metalldetektoren spezialisiert ist. VAMIDS kann innerhalb kurzer Zeit feststellen, ob eine Straße vermint ist. Wenn eine Starße vermint ist, ist das Gerät in der Lage, einen Weg um die Minen zu finden und diese zu markieren.

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Abb. 2: vamid appl: Das Gerät dient als Minensuchfahrzeug und wurde von der österreichischen Firma SCHIEBEL entwickel

Abb. 2: vamid appl: Das Gerät dient als Minensuchfahrzeug und wurde von der österreichischen Firma SCHIEBEL entwickelt, die auf die Erzeugung von Metalldetektoren spezialisiert ist. VAMIDS kann innerhalb kurzer Zeit feststellen, ob eine Straße vermint ist. Wenn eine Starße vermint ist, ist das Gerät in der Lage, einen Weg um die Minen zu finden und diese zu markieren.

Abb. 3: Leopard: Das Gerät, ein Pflug, wird durch Panzer oder Bulldozer voranbewegt und dient der Minensäuberung. Der Pflug ist mit Zacken ausgestattet, durch die die Minen an die Oberfläche gebracht werden.

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Abb. 3: Leopard: Das Gerät, ein Pflug, wird durch Panzer oder Bulldozer voranbewegt und dient der Minensäuberung. Der Pflug ist mit Zacken ausgestattet, durch die die Minen an die Oberfläche gebracht werden.

Abb. 3: Leopard: Das Gerät, ein Pflug, wird durch Panzer oder Bulldozer voranbewegt und dient der Minensäuberung. Der Pflug ist mit Zacken ausgestattet, durch die die Minen an die Oberfläche gebracht werden.

Abb. 4: ODIS ist ein Minensuchfahrzeug (Unimog), an dem speziell entwickelte Sensoren montiert sind. Das ODIS Modul, das vorne am Unimog montiert ist, besteht aus einem Set rotierender Detektoren, das den Umkreis von 1 m scannen kann.

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Abb. 4: ODIS ist ein Minensuchfahrzeug (Unimog), an dem speziell entwickelte Sensoren montiert sind. Das ODIS Modul, das vorne am Unimog montiert ist, besteht aus einem Set rotierender Detektoren, das den Umkreis von 1 m scannen kann.

Abb. 4: ODIS ist ein Minensuchfahrzeug (Unimog), an dem speziell entwickelte Sensoren montiert sind. Das ODIS Modul, das vorne am Unimog montiert ist, besteht aus einem Set rotierender Detektoren, das den Umkreis von 1 m scannen kann.

Gefährliche und teure Minenentschärfung

Die Entminung erfolgt grundsätzlich in drei Schritten: die Minen müssen aufgespürt, danach ausgegraben und in einem letzten Schritt gesammelt und zu einem Platz gebracht werden, wo sie zerstört werden können. Werden die Minen nämlich an Ort und Stelle zur Explosion gebracht, wird der Boden für 10 –20 Jahre kontaminiert.

Minen aufzuspüren ist die eine Sache, sie zu entfernen eine weitaus gefährlichere und zeitaufwändigere. High-tech-Methoden wie Radar, Infrarot, Berührungssensoren, Kleinhubschrauber und GPS stehen bei der Suche in Konkurrenz zu sensiblen Hundenasen, die den Minensprengstoff erschnüffeln.

Das größte Problem ist aber die Entfernung. Die derzeit verbreitet zum Einsatz kommende Technologie ist zum einen sehr teuer, zum anderen hinterlässt sie ein Bild der Verwüstung. Die händische Minenentfernung ist daher immer noch die zuverlässigste, jedoch auch gefährlichste Methode. Abgesehen davon, dass ein Entminer diese Tätigkeit nur 40 Minuten ausüben kann, bevor er eine Pause machen muss, ist der Vorgang auch extrem zeitraubend und daher auch kostenintensiv. Um einen Quadratmeter abzusuchen benötigt man bereits 4 Minuten.

Des Pudels Kern: die Minenentfernung

Am Institut für Handhabungsgeräte und Robotertechnik arbeitet Prof. Peter Kopacek intensiv daran, den gesamten Entminungsprozess zu automatisieren. Die Innovation besteht darin, dass pro Entminungsschritt unterschiedliche Roboter in Form von "Roboterschwärmen" (robot swarms) zum Einsatz kommen sollen.

Während man zur Suche Leichtgewichte benötigt, damit die Minen nicht ausgelöst werden (Antipersonenminen detonieren bei einer Belastung zwischen drei und 20 Kilogramm), muss der Roboter, der die Mine entfernen soll, ziemlich kompakt und robust sein - das Erdreich muss entfernt und die Mine im Anschluss ausgegraben werden. Die Beschaffenheit der Roboter, die die Minen schlussendlich an den Entschärfungsort transportieren, hängt wiederum von der Anzahl und der Art der zu transportierenden Mine ab – derzeit existieren immerhin 700 verschiedene Minenmodelle.

Zu berücksichtigen ist darüber hinaus noch der Zeitfaktor: die einzelnen Vorgänge dauern unterschiedlich lange, sodass die Bewegungsabläufe der Roboter (langsam oder schnell) auch darauf abgestimmt werden müssen. Während die Suche und der Abtransport relativ schnell vor sich gehen, benötigt man für die Entfernung drei bis fünf Mal so lange wie für die Suche - in der Regel zwischen 6 und 10 Minuten.

Der "eierlegende Wollmilch-Roboter" oder wie gestaltet man einen intelligenten Minen-Roboter?

Eine mögliche Lösung könnten laut Prof. Kopacek zwei mobile Fahrgestelle sein, eines mit Rädern oder Ketten, das zweite mit richtigen Beinen. Je nach eingegrabenem Minentyp und der Geländebeschaffenheit könnten diese innerhalb kürzester Zeit mit der erforderlichen Gerätschaft ausgestattet werden. Das Umrüsten dauert durchschnittlich 30 Minuten.

Roboter mit Rädern und Ketten können sich derzeit nur mit 0,5 bis 0,7 Metern pro Sekunde fortbewegen, aufrecht gehende noch langsamer. Was auf den ersten Blick eher als Nachteil erscheint, nämlich der ungünstige Zeitfaktor, ist für die Roboter selbst ein Vorteil: sie müssen ihr Rückzugsgefecht erst planen und ihren Weg behutsam durch das meist unwegsame Gelände bahnen – da ist die langsame Fortbewegung ein Vorteil.

Hier wiederum arbeitet man daran, wirklich intelligente kooperative "Roboterschwärme" einzusetzen, die ohne menschliche Programmierung auskommen und sich die Lösung selbst erarbeiten. Ziel dieser Roboter ist es, aufgrund ihrer Intelligenz die Gesamtaufgabe so lange in kleine und viele Unteraufgaben zu zerlegen, bis ein Roboter in der Lage ist, eine Subaufgabe zu lösen. Dieser Prozess bedeutet logischerweise, dass danach die anderen Roboter auch so lange Subaufgaben erledigen, bis das gesamte Problem und somit die Aufgabe gelöst wurde.

Die Forschung und das liebe Geld

Allein an Roboter-Know-How mangelt es am Institut für Handhabungsgeräte und Robotertechnik nicht. Dort ist man derzeit in der Lage, derartige intelligente Roboter zu bauen – lediglich es fehlt das Forschungsgeld. So setzt Peter Kopacek auf Kooperation und Yvan Baudoin von der Royal Military Academy Brüssel wird ihm bei seiner Umsetzung der intelligenten Minen-Roboter behilflich sein – zum Wohle der Menschheit!

Link: Signal and Image Centre in Belgien