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Rettungsroboter / Rescue Robots

Rettungsroboter (Projekt)
Rescue Robots (Project)

Modulnummer /
Module number

M.048.98034

Workload (h)

270

Leistungspunkte /
Credits

9

Turnus /
Regular cycle

Winter- und Sommersemester /
winter and summer semester

Studiensemester /
Semester number

1-3

Dauer (in Sem.) /
Duration (in sem.)

1

Unterrichtssprache /
Teaching Language

Deutsch oder Englisch (je nach Nachfrage) / German or English (depending on demand)

Termine / Dates

Vorbesprechung: Dienstag, 12. Oktober 2021, um 13.00 Uhr, Raum siehe PANDA - panda.uni-paderborn.de

Introductory meeting: Tuesday, October 12, 2021, at 1:00 pm, room see siehe PANDA - panda.uni-paderborn.de

1 Modulstruktur / Module structure

L.048.28034 Disaster Response Robots (Projekt) : 6P (90 h / 180 h / WP / 0)

L.048.28034 Disaster Response Robots (Project): 6P (90 h / 180 h / CE / 0)

2 Wahlmöglichkeiten innerhalb des Moduls / Options within the module

Keine / None

3 Teilnahmevoraussetzungen / Admission requirements

Keine / None

4 Inhalte / Contents

Kurzbeschreibung / Short Description

Bearbeitung hochaktueller Probleme aus dem Bereich autonomer Rettungsroboter. Bei der Bearbeitung kleinerer Aufgabenstellungen in Teams lernen die Studierenden typisch ingenieurmäßiges Arbeiten kennen. Im Rahmen von (inter-)nationalen Wettbewerben (z. B. RoboCup) kann die Leistungsfähigkeit der entwickelten Lösungen erprobt werden.

Solving highly topical problems from the field autonomous rescue robots. Through working on small assignments in teams students will become familiar with typical engineering tasks/procedures. The performance of the developed solutions can be tested in (inter-)national competitions (e. g. RoboCup).

Inhalt / Contents

Nach schweren Unfällen und Katastrophen haben die eintreffenden Rettungskräften oft das Problem, dass sie nicht zum eigentlichen Einsatzort gelangen, weil der Weg dorthin mit Trümmern verlegt, durch Feuer versperrt oder durch die sich entwickelnde Hitze einfach unbegehbar ist. Hier können mobile Roboter ein effektives Hilfsmittel sein. Neben der Entwicklung eines robusten Systems sind intelligente Funktionen eine grundlegende Herausforderung in diesem Arbeitsgebiet.
Eine Aufgabe besteht in der selbstständigen Erstellung von Karten des Einsatzortes, da evtl. vorher existierende Karten nach z. B. einem Erdbeben nicht mehr zu gebrauchen sind. Ohne eigene Karte wäre ein Roboter weder in der Lage, das Gebiet systematisch zu erkunden, noch könnte er den menschlichen Rettungskräften die genaue Position der gefundenen Opfer melden. Die Detektion von Opfern geschieht zunächst sichtgestützt mit Hilfe von Kameras. Aber auch akustische Signale, eine erhöhte Kohlendioxidkonzentration sowie mit Hilfe von Wärmebildkameras registrierte körperwarme Bereiche können auf lebende Opfer hinweisen.
Neben autonomen soll ein Roboter im Ernstfall auch teleoperiertes Verhalten beherrschen, um mit den Rettungskräften kommunizieren und diesen einen Überblick über die Situation im Katastrophengebiet geben zu können. Hier könnte es erforderlich sein, die Lage von Verschütteten zu übermitteln oder neue Befehle entgegenzunehmen. Jederzeit muss ein Roboter in der Lage sein, zu erkennen, ob er noch im Kontakt zur Einsatzzentrale steht oder vollständig autonom agieren muss. Ein Fernziel ist die Etablierung von Teams aus kooperierenden Robotersystemen und menschlichen Rettungskräften.
Im GET Lab wird an mobilen Rettungsrobotern gearbeitet. Der GETbot, der bei den letzten German Opens Rescue Real Robot Liga mit sehr gutem Erfolg startete, soll im Rahmen dieser Projektgruppe in seiner Funktionalität erweitert werden. Erstmalig wird der neue geländetaugliche GETjaguar für den teleoperierten Betrieb eingesetzt.

After severe accidents rescue personnel is often unable to get to the actual location because the path is obstructed by debris or fire or can simply not be reached due to extreme heat caused by fires. In those situations mobile robots can be an effective resource. In addition to developing a robust systems, intelligent functions in these systems is one of the fundamental challenges of this field of research.
Independently developing maps of the site is just one task since previously existing maps may be useless after e. g. an earthquake. Without a map the robot would not be able to systematically search the area nor could it inform human rescue workers of the exact location of the detected victims. The initially vision-supported detection of victims is achieved by cameras. But acoustic signals, an elevated carbon dioxide concentration and regions of body heat registered by thermal imaging cameras may also point to live victims.
In addition to autonomous performance, a robot should in emergency situations also master tele-operated behavior to be able to communicate with rescue workers and provide them with an overview of the situation in the disaster area. In this case, it might be required to transmit the coordinates of a buried victim or accept new orders. At any given time, a robot has to able to detect whether or not it is still in touch with the operations center or if it has to act completely autonomous. Establishing cooperative teams of robot systems and human operators is a long-term objective.
In GET Lab mobile rescue robots have been developed. The GETbot which competed successfully in the last German Opens Rescue Real Robot League will be expanded within this project team. For the first time the new all-terrain GETjaguar will be used for teleoperation.

5 Lernergebnisse und Kompetenzen / Learning outcomes and competences

Fachkompetenz / Domain competence:

Die Studierenenden

  • können souverän mit dem in vorangegangenen Einzelveranstaltungen vermittelten Theorie- und Methodenschatz umgehen und
  • sind in der Lage, Hard- und Software-Lösungen für ein komplexes System zu entwickeln.

The students

  • can handle competently the methods and theories presented in previous courses and
  • are able to develop hard- und software solutions for complex systems.

Fachübergreifende Kompetenzen / Key qualifications:

Die Studierenenden

  • sind in der Lage, (englischsprachige) Fachliteratur zu recherchieren und zu bewerten,
  • beherrschen die Aufteilung von Aufgaben und das effiziente Arbeiten in einem Team,
  • sind sich ihrer Expertise und der anderen Teammitglieder bewusst und
  • verstehen die Bedeutung der Teamarbeit zur Erreichung von anspruchsvollen Zielen.

The students

  • are able to research and evaluate (English) technical literature,
  • are able to allocate tasks and work efficiently in a team,
  • are aware of their expertise and the expertise of other team members and
  • understand the importance of team work to reach ambitious goals.

6 Prüfungsleistung / Assessments

Modulabschlussprüfung / Final modul exam

7 Studienleistung, qualifizierte Teilnahme / Study achievment

Keine / None

8 Voraussetzungen für die Teilnahme an Prüfungen / Prerequisites for participation in examinations

Keine / None

9 Voraussetzungen für die Vergabe von Credits / Prerequisites for assigning credits

10 Gewichtung für Gesamtnote / Weighing for overall grade

11 Verwendung in Studiengängen / Reuse in degree courses

EMA, WGMAET, CEMA, ESEMA

EMA, WGMAET, CEMA, ESEMA

12 Modulbeauftragte(r) / Module coordinator

Mertsching, Bärbel Prof. Dr.-Ing. und Mitarbeiter / and team

13 Sonstige Hinweise / Other notes

Modulseite / Module Homepage

http://getwww.uni-paderborn.de/teaching/rr

Methodische Umsetzung / Implementation

Bearbeitung der unterschiedlichen Aufgaben in der Projektgruppe, regelmäßige Diskussion mit den Projektbetreuern und abschließende Präsentation der Ergebnisse.

Working on various assignments in the project team, regular discussion with project supervisors and concluding presentation of results.

Lernmaterialien, Literaturangaben / Teaching Material, Literature

Literaturhinweise werden während der Veranstaltung verteilt.

A list of selected literature will be handed out during the course.