Wissenschaftler entwickeln einen „fliegenden Drachen“-Roboter, um Brände aus der Ferne zu bekämpfen

Stellen Sie sich einen fliegenden Drachen vor, der kein Feuer spuckt, sondern es stattdessen mit Wasserstößen löscht. Dank eines Teams japanischer Forscher könnte diese neue Art von Biest bald für Feuerwehrteams auf der ganzen Welt rekrutiert werden, um beim Löschen von Bränden zu helfen, die zu gefährlich sind, als dass ihre menschlichen Teamkollegen sich ihnen nähern könnten.

Der Bauplan dieses neuartigen Feuerwehrroboters namens Dragon Firefighter wurde in veröffentlicht Grenzen in Robotik und KI. Und da es als Open Science veröffentlicht wurde, können Robotiker auf der ganzen Welt die Pläne frei nutzen, um zum Nutzen aller ihre eigenen Dragon Firefighters zu bauen.

„Wir präsentieren hier einen Prototyp eines vier Meter langen, fernsteuerbaren fliegenden Feuerwehrroboters, der so konstruiert ist, dass er Brände in Gebäuden durch direkte Annäherung an die Brandherde sicher und effizient löscht“, sagte Mitautor Dr. Yuichi Ambe, Assistenzprofessor an der Universität Osaka.

Ein Forschungsteam aus dem Labor von Prof. Satoshi Tadokoro an der Universität Tohoku begann 2016 mit der Arbeit an ähnlichen Flugrobotern. Seitdem haben 11 Forscher und Studenten zu seiner Weiterentwicklung beigetragen. Vor und während der Entwicklung arbeiteten sie mit japanischen Feuerwehrleuten zusammen, um deren Bedürfnisse besser zu verstehen.

Strahlantrieb

Der Feuerlöschschlauch des Dragon Firefighter wird von acht steuerbaren Wasserstrahlen, die aus seiner Mitte und seinem Kopf spritzen, nach oben getrieben (er fliegt zwei Meter über dem Boden). Der Feuerwehrschlauch kann seine Form ändern und auf die Flammen ausgerichtet werden, gesteuert durch eine Steuereinheit in einem Wagen mit Rädern dahinter. Der Wagen ist über einen Versorgungsschlauch mit einem Feuerwehrauto mit einem Wasserreservoir von 14.000 Litern verbunden.

Die Düsen spritzen Wasser mit einer Geschwindigkeit von 6,6 Litern pro Sekunde und einem Druck von bis zu einem Megapascal. An der Spitze des Schlauchs sind eine konventionelle und eine Wärmebildkamera angebracht, die dabei helfen, den Brandort zu lokalisieren.

Der Dragon Firefighter erhielt seine Feuertaufe bei der Eröffnungszeremonie des World Robot Summit 2020 (WRS2020), der im September 2021 in Fukushima stattfand. Dort löschte es erfolgreich (49 Min. 00 Sek. bis 51 Min. 00 Sek.) die zeremonielle Flamme, bestehend aus Feuerbällen, die von einem anderen Roboter entzündet wurden, in einer Entfernung von vier Metern. Die vorliegende Studie geht nicht nur detailliert auf das Design ein, sondern erörtert auch die Lehren, die bei dieser ersten Demonstration der Fähigkeiten des Drachen gezogen wurden, und spezifiziert weitere seither vorgenommene Verbesserungen.

Dr. Yu Yamauchi, Assistenzprofessor an der Akita Prefectural University und weiterer korrespondierender Autor, sagte: „Seit der Demonstration beim WRS2020 haben wir weiter an der Verbesserung unseres Drachen gearbeitet und viele neue Dinge gelernt.“

„Wir haben zum Beispiel herausgefunden, dass der ursprüngliche passive Dämpfungsmechanismus, der den Schwingungen des Körpers des Dragon Firefighter entgegenwirkt, unpraktisch war: Die Vorbereitung für den Flug dauerte zu lange. Wir haben auch herausgefunden, dass die Hitze von Bränden bei Außenanwendungen der Wellpappe zu schädlichen plastischen Verformungen führen kann.“ Rohr, das den Wasserschlauch und die Elektrokabel hält.

Weitere in der Studie aufgeführte Verbesserungen umfassen eine bessere Wasserdichtigkeit, eine Düseneinheit, die einen größeren Bereich an Nettokräften bewältigen kann, und einen verbesserten Mechanismus zur Kanalisierung des Wasserflusses. Doch weitere Entwicklungen sind in Planung.

In 10 Jahren flugbereit

„Wir schätzen, dass es noch etwa zehn Jahre dauern wird, bis wir unseren Roboter in realen Brandbekämpfungsszenarien einsetzen können“, sagte Ambe.

„Die größte Herausforderung wird darin bestehen, seine Reichweite auf mehr als 10 Meter zu erweitern. Die Entwicklung wirksamer Brandbekämpfungstaktiken, die auf die einzigartigen Fähigkeiten dieses Roboters zugeschnitten sind, wird ebenfalls ein entscheidender Aspekt der weiteren Entwicklung sein.“