Veröffentlicht am 25. April 2025

ARCHE – Robotertechnik für die Katastrophenhilfe der Zukunft

Der Anlass «Advanced Robotic Capabilities for Hazardous Environments» (ARCHE) ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen dem Schweizer Drohnen- und Robotik-Zentrum (SDRZ) des VBS, armasuisse Wissenschaft und Technologie, dem Lehrverband Genie/Rettung/ABC sowie der ETH Zürich. Die Plattform ARCHE soll ermöglichen, Erkenntnisse von robotischen Applikationen zugunsten der Armee und weiterer Behörden mit Sicherheitsaufgaben im Bereich der Katastrophenhilfe zu vertiefen und den operativen Einsatz in diesem Rahmen zu beurteilen.

Neben der technischen Bewertung trägt ARCHE dazu bei, die bei Funktionsstörungen für eine rasche Intervention erforderlichen Werkzeuge zu ermitteln. Die Veranstaltung fungiert als Forum für die auf Katastrophenhilfe spezialisierte wissenschaftliche Gemeinschaft und fördert den Austausch mit Endanwendern, darunter insbesondere die Schweizer Armee und andere mit Sicherheitsaufgaben betraute Behörden.

ARCHE bietet Forschenden unter Federführung des Schweizer Drohnen- und Robotik-Zentrums (SDRZ), zugehörig zu armasuisse Wissenschaft und Technologie (W+T), die Möglichkeit, ihre Demonstratoren – häufig zum ersten Mal – unter realitätsnahen Bedingungen für den Katastrophenschutz zu testen. Diese bis dahin vorwiegend im Labor getesteten Systeme können so den Sachzwängen des Geländes ausgesetzt werden, sodass ihre Leistung ermittelt und herausgefunden werden kann, wie sie robuster und zweckmässiger werden können.

Die Interaktion schafft eine dynamische Win-Win-Situation: Die Behörden kommunizieren ihre Bedürfnisse und operativen Herausforderungen, während die Forschenden ein direktes Feedback zu ihrer Arbeit erhalten und für die Anforderungen des Geländes sensibilisiert werden. Die Bedarfsstellen erhalten so eine konkrete Vorstellung des technischen Fortschritts und des Reifegrads der entwickelten Systeme.

Bei den vorigen Auflagen wurden mehrere Demonstratoren erstmals unter realitätsnahen Bedingungen getestet. Dies trug dazu bei, Robotiklösungen für Einsätze unter schwierigen Umgebungsbedingungen weiterzuentwickeln.

Beispiele von teilnehmenden Systemen

Der von Tethys Robotics, einem Spin-off der ETH Zürich, entwickelte Unterwasserroboter Proteus kartographiert Gewässerböden und unterstützt Forschungsmissionen. Mit seinem Arm, der bis zu 5 kg heben kann, führt er verschiedene Logistikaufgaben durch und kann mit weiteren Sensoren wie einem Metalldetektor ausgestattet werden. Der Roboter wird bereits von den Kampfschwimmern der Schweizer Armee eingesetzt, um Munitionsrückstände aufzuspüren. Zudem verfügt er über eine Kartierungsfunktion und eine Echtzeit-Objektortung zur besseren Orientierung.
Mithilfe eines Sonars, eines Doppler-Velocimeters und von Tiefensensoren bleibt Proteus selbst unter turbulenten Bedingungen in einer stabilen Position. Darüber hinaus ermöglichen die Sensoren, die Umgebung darzustellen, Objekte in Echtzeit zu orten und nach jedem Einsatz eine 3D-Rekonstruktion zu erstellen.
Für Andrej Studer, einen Wissenschaftler der ETH Zürich, liegt das Ziel auf der Hand: «Wir wollen die Gewässer für alle sicherer machen.» Schon jetzt interessieren sich Polizei und Industrie für die modernen Anwendungsmöglichkeiten dieses Roboters.
FLIFO geht auf ein Projekt der Fachhochschule Graubünden zurück und ist eine Drohne, die in diesem Jahr erstmals bei der Veranstaltung ARCHE präsentiert wurde. Hinter der Entwicklung der Drohne steht die folgende Problemstellung: Je grösser die Propeller einer Drohne, desto effizienter ist sie. Aber dann passt sie nicht mehr durch kleine Spalten oder Fenster hindurch. Die Lösung liefert die Drohne FLIFO. Speziell an dieser Drohne ist, dass sie ihre Form verändern kann – sie klappt ihre Arme ein. Dadurch ist sie zwar kurzzeitig ineffizient, aber dafür nur noch halb so gross wie aufgeklappt. So könnte die Drohne in Zukunft in verschüttete Gebäude fliegen und bei der Ortung von Menschen helfen.
ALMA (Articulated Locomotion and Manipulation) ist ein vom Robotic Systems Lab der ETH Zürich entwickeltes System und basiert auf dem vierbeinigen Roboter namens ANYmal, der mit einem internen Arm und Kameras auf der Vorderseite ausgestattet ist. Das System ist für Einsätze in gefährlichen Umgebungen ausgelegt und kann fernbedient oder automatisiert kritische Aufgaben ausführen. So wird vermieden, Menschen in Gefahrenzonen schicken zu müssen, wie für Wartungsarbeiten an Kernreaktoren.

Derzeit wird getestet, ob ALMA im Gotthardtunnel Stromanlagen überprüfen kann. Ebenso könnte das System für die Beseitigung von Kampfmitteln eingesetzt werden. Dank seiner 360-Grad-Steuerung lässt sich ein Kraftfeedback übertragen, was eine präzise und intuitive Bedienung ermöglicht. Die Integration eines zweiten Arms wird seine Fähigkeiten künftig noch erweitern.
Der von Studierenden der ETH Zürich entwickelte Roboter Magnecko soll für Inspektionen an Schiffswänden, Brücken und Stahlträgern eingesetzt werden. Dort findet er heraus, ob Risse, Rost und lockere Schrauben vorhanden sind. So dient er vor allem der Prävention, um etwaige strukturbedingte Katastrophen zu vermeiden.
Speziell an ihm ist, dass die in ihm integrierten Magnete auch bei Stromausfällen angeschaltet bleiben. Folglich haftet der Roboter auch bei einem Stromausfall auf metallenen Oberflächen. Magnecko wurde kürzlich zum ersten Mal in einer realen Umgebung getestet. Künftig wird ein zweiter Prototyp entwickelt, in den die Erkenntnisse aus den Tests der ARCHE einfliessen werden.