Adrian Wiepcke

Der autonome Hilfsgütertransport.

Das autonome Fahren eröffnet nicht nur neue Wege im Wirtschaftssektor, es kann auch dabei helfen, Menschen in überlebenswichtigen Situationen zu unterstützen.

In Katastrophenfällen sind oft eine Vielzahl an Menschen in ihrer Existenz bedroht, darunter vor allem Verletzte, Vorerkrankte, Pflegebedürftige, Kinder, Schwangere, Behinderte und andere hilfsbedürftige Personen. Natürlich können auch uneingeschränkte Personen durch Notfälle in Situationen kommen, die Ihr Leben bedrohen. In solchen Situationen werden oft lokale Unterstützer benötigt, um Menschen aus ihrer schwierigen Lage zu befreien. Auch externe, freiwillige Helfer werden benötigt, um den Geschädigten in akuten Situationen überlebenswichtige Unterstützung zuzusichern. Diese Helfer übernehmen Aufgaben, die vor allem mental nicht von Robotern zu ersetzen sind.

Der Transport von Hilfsgütern sollte jedoch keine Helfer benötigen, die an anderer Stelle viel dringender gebraucht werden würden. Darum lässt sich mit der Hilfe von künstlicher Intelligenz eine effektive und automatisierte Lösung schaffen, die die Rettungskette vereinfacht und einen effektiven Beitrag zum Katastrophenschutz leistet.

Heavy Duty Robot Truck | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | 2024 | Hochschule Magdeburg-Stendal

Überschwemmungen Erdbeben Brände Tornados / Hurrikanes Erdrutsche

Naturkatastrophen Humanitäre Katastrophen Versorgungsengpässe

Überschwemmungen Konflikte und Kriege Dürren
Erdbeben Gesundheitskrisen Stromausfälle
Brände Bevölkerungsbewegungen Ausfall der Wasserversorgung
Tornados / Hurrikanes Kernunfälle / Kontamination Lebensmittelengpässe

Beidseitige Typ-CSS-Schnittstellen

Umfangreiche Sensorik

Nutzerorienteierte Kommunikationselemente

RESQ.

Um hilfsbedürftigen Personen in lebensbedrohlichen Lagen mit Hilfsgütern zu versorgen, ist ein Fahrzeug mit größtmöglichem Fassungsvermögen nötig. Es sollte Grundlagen bereitstellen, auf die die Personen angewiesen sind. Neben Trinkwasser, Nahrung und Unterkünften gehören auch Werkzeuge, Kleidung und Hygieneartikel zu den elementaren Bestandteilen der Versorgung von Menschengruppen.

„Resilient emergency support and quest“ ist der Entwurf eines autonomen Hilfsgütertransportes zur Versorgung von Menschengruppen nach oder während eines Katastrophenfalles. Es hat die Aufgabe, genannte Hilfsgüter sicher und zuverlässig von einer Basisstation zu einem Unglücksort zu transportieren. Ausgehend von der Basisstation, werden im Katastrophenfall ein oder mehrere Fahrzeuge auf einen vorprogrammierten Standort geleitet. Diesen Weg muss das Fahrzeug situationsgerecht und in Echtzeit beschreiten. Die oberste Priorität des Systems ist dabei eine zuverlässige Versorgung der Helfer und Hilfsbedürftigen.

Seitlicher Personeneingang

Sortiertes Waren-Regalsystem

Unkomplizierte Hebebühne am Heck

Vielseitiges Ladesystem.

Die Ladeklappen auf der linken Seite des Fahrzeugs ermöglichen ein unkompliziertes Be- und Entladen besonders schwerer Güter, ohne dass das Fahrzeug betreten werden muss. Diese praktische Anordnung erleichtert die Handhabung der Fracht erheblich. Ein motorisierter Aufzug dient als hinterer Deckel für das Be- und Entladen von schweren oder großvolumigen Hilfsgütern.

Wesentliche Vorräte werden auf das Regalsystem verteilt, das drei Arten des Gütertransports ermöglicht: Kanister, Kisten (auf Paletten) und Taschen. Die Pakete enthalten Lebensmittelrationen, während in den Taschen Hygieneartikel, Kleidung, Kommunikationselektronik und kleine Werkzeuge aufbewahrt werden. Die Kanister sind mit Trinkwasser gefüllt. Die Hilfsgüter bestehen aus medizinischer Ausrüstung, Notrationen (EPA), Trinkwasser, Hygieneartikeln, Kleidung und Decken, kleinen Werkzeugen und Kommunikationselektronik. Diese Vorräte können bis zu 320 Personen für 24 Stunden oder 12 Personen für bis zu einem Monat versorgen. Das Lagersystem für die Ladung kann flexibel an Befestigungspunkten positioniert und frei platziert werden, auch in Kombination mit freier Stellfläche. Der Innenraum bietet ein Packvolumen von 37 m³ mit den Abmessungen L: 10,5 m, B: 1,88 m, H: 1,88 m.

Anzeigen vonn Fahrzeugmanövern

Farbige Markierung von Greifelementen

Erste-Hilfe-Utensilien nah am Fahrzeugzugang

Immer zu erkennen.

Die seitlichen Flutlichter erhellen die Umgebung und bieten Unterstützung für Helfer und Bedürftige. Eine hell beleuchtete Umgebung lädt Fußgänger ein, auch in der Dunkelheit zu interagieren. Ein Pixelraster erweitert die Interaktion mit der Umgebung und ermöglicht die Anzeige von Informationen wie Warnungen oder Indikatoren. Dies ermöglicht eine intuitive und audiovisuelle Kommunikation von Anweisungen. Warnungen über mechanische Komponenten, die sich bewegen oder Verletzungsgefahren bergen, werden durch gedruckte Anweisungen deutlich gemacht.

Darüber hinaus sorgt eine einheitliche Farbgebung wichtiger Interaktionselemente für klare Orientierung, insbesondere für sehbehinderte Personen. Das gewählte Farbschema bietet einen hohen Kontrast, um eine gute Sichtbarkeit und somit eine sichere Nutzung zu gewährleisten.

Koordination an der Basisstation

Autonome Fahrt zum Einsatzort

Entladung am Einsatzort

Rechtzeitig auf dem Weg.

Die RESQ-Trucks können einzelne Einsätze bewältigen oder als Kolonne operieren. Der Betrieb hängt von der Anzahl der betroffenen Personen, dem zu versorgenden Gebiet und der Schwere einer Katastrophe ab. Dank der automatischen Routenfindung können sich Fahrzeugkolonnen unterwegs aufteilen, um kurzfristige Ziele zu erreichen. Das Kolonnensystem schafft außerdem mehr Sicherheit durch Redundanz.

Von einer Basisstation aus werden ein oder mehrere Hilfsgütertransporte gestartet. Im Basislager werden sie stets mit frischen Lebensmitteln und Trinkwasser betriebsbereit gehalten. Die Fahrzeuge werden im Shuttle-Betrieb zur Entladung in Krisengebiete geschickt. Nach der Rückkehr werden die Vorräte wieder aufgefüllt.

Das autonome Hilfsgütertransportfahrzeug wird in städtischen und ländlichen, befahrbaren Katastrophengebieten eingesetzt. Neben Naturkatastrophen und humanitären Krisen sind auch Versorgungsengpässe für Gesellschaften lebenswichtig. Überall dort, wo viele Menschen leben, kann RESQ für die lebenswichtige Versorgung mit Hilfsgütern sorgen. Die verschiedenen Hilfsgüter haben je nach Szenario unterschiedliche Bedeutung und werden daher umfassend abgedeckt.

Lidar-Sensoren und Kameras entlang der Seitenflanken

Sichtabdeckung durch die Sensorik

Energiegewinnung während der Fahrt

Fahrgestell, Batterie und Antrieb

Trägerrahmen des Fahrzeugaufbaus

Hilfsgüter im Fahrzeugaufbau

Jeder Herausforderung gewachsen.

Das Fahrzeug ist mit 26 LIDAR-Sensoren entlang des Fahrzeugumfangs ausgestattet, um eine 360°-Tiefenerfassung der Umgebung zu ermöglichen. Zusätzlich gibt es 8 Farbbildkameras entlang des Fahrzeugs zur visuellen Unterstützung der Tiefeninformationen. Die Überlagerung von Farbbildern und LIDAR-Daten ermöglicht die Erfassung der gesamten Umgebung. Um tote Winkel zu vermeiden, befinden sich zusätzliche Näherungssensoren an den Ecken der Karosserie.

RESQ verfügt über „luftlose Reifen“, um die Wahrscheinlichkeit von Pannen zu minimieren, mit einem robusten Profilmuster für maximalen Grip auf verschiedenen Oberflächen und beschädigten Straßen. Es ist mit Stahlrädern nach LKW-Normen und geschlossenen Radabdeckungen ausgestattet, um Schmutzaufbau zu verhindern. Doppelreifen sind an den beiden hinteren Achsen für zusätzliche Stabilität montiert.

Die Motorisierung erfolgt durch zwei Rimac SPM-Motoren, die eine kombinierte Leistung von bis zu 900 kWh (1223,7 PS) liefern und über zwei Differentiale gesteuert werden. Die Energieversorgung erfolgt durch drei Batterieeinheiten mit insgesamt 96 LG-Zellenmodulen, um eine Gesamtreichweite von 600 km zu erreichen. Zusätzlich befinden sich 18 monokristalline Solarmodule auf der Dachfläche.

Das Fahrzeug ist eine motorisierte Plattform mit autonomen Fahrfunktionen und verfügt über einen zweifachen Heckantrieb. Es besteht aus einem Zugfahrzeug und einem Ladecontainer. Das Zugfahrzeug enthält alle für den eigenständigen Betrieb erforderlichen Komponenten, während der Ladecontainer durch andere Strukturen wie einen ISO-Container oder eine Ladeplattform ersetzt werden kann.

Publikationen

Kooperatives Hauptprojekt

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Institut für Fahrzeugkonzepte | Fahrzeugsysteme und
Technologiebewertung

Hochschule Magdeburg-Stendal

Master Engineering Design

Betreuung

Prof. Jan Bäse (H2)

Robert Hahn (DLR)

Designer

Adrian Wiepcke

Björn Heine

Wintersemester 2023/24