Autonoma drönare på räddningsuppdrag

Vid bryggan nedanför Gränsö slott, Västervik ligger två båtar förtöjda. De är flytande forskningsutrustning specialiserade för forskning kring framtidens räddningsinsatser och används av forskare från universitet och industri inom WASPs forskningsarena för ”Public Safety” – WARA PS.

Det är fjärde året som forskare från WASPs partneruniversitet och industriföretag träffas här för att testa och visa upp sina forskningsresultat. Nytt för i år är att fler myndigheter är på plats, bland annat Försvarsmakten, Försvarets Materielverk, Polisen och flera projekt från Trafikverket. Sedan tidigare är Sjöräddningssällskapet och Räddningstjänsten med.

– I en workshop tillsammans med myndigheterna fick forskarna en inblick i vilka förmågor och vilken teknik exempelvis försvar och polis kan ha nytta av vid olika sökinsatser. Det blev väldigt nyttiga diskussioner kring samhällets behov och forskningens inriktning, berättar Jesper Tordenlid, projektledare för WARA PS.

Enskilda forskningsprojekt är ofta fokuserade på detaljer men inom WARA PS får forskarna möjlighet att testa sina lösningar i ett större scenario tillsammans med andra. Upplägget låter forskarna undersöka hur deras lösningar fungerar i relation till större system och till hur verkligheten faktiskt ser ut. Forskningsarenan används också av doktorander som går den projektkurs som ingår i WASPs forskarskola.

– Forskningsarenor inom WASP säkerställer att den grundläggande forskning som utförs inom WASP också har ett tillämpat och industriellt perspektiv och skapar direkt nytta för svenskt näringsliv. WARA PS är ett utmärkt exempel på detta, säger Anders Ynnerman, programdirektör för WASP.

Jesper Tordenlid berättar vidare:

– Forskningen som testas här berör ofta olika tekniker inom artificiell intelligens och autonoma system, så som datorseende, bildigenkänning och autonom förflyttning. 17 olika projekt deltog i år och de handlar till exempel om nya typer av navigering till sjöss, svärmbeteende hos drönare och undvikande av kollisioner hos autonoma fordon.

Uppdrag – hitta det försvunna barnet
Vid sidan av datainsamling, workshops och presentationer genomförs under testveckan både enskilda projektdemos och en större scenariodemo där flera projekt ingår. I år är scenariot ett iscensatt räddningsuppdrag för att hitta ett försvunnet barn.

De förtöjda båtarna och två drönare är anslutna till en ledningscentral och kan genom den samarbeta med mänskliga operatörer som följer och dirigerar uppdraget. På en given signal ger de sig ut över vattnet. De börjar sökandet från den position barnet senast sågs vid och samarbetar för att så effektivt som möjligt söka av ett allt större område. Både vatten och landområden undersöks parallellt.

Objekt som annars kan vara svåra att se för det mänskliga ögat upptäcks av de olika kamerorna och mjukvaran markerar intressanta fynd. Operatörerna ser i realtid alla objekt som markeras som intressanta och kan då kommendera exempelvis en drönare att ta sig närmare för grundligare undersökning. Det bortsprungna barnet hittades snabbt denna gång och båtarna och drönarna återvänder till stranden efter väl utfört uppdrag.

– Än så länge är den mänskliga inblandningen nödvändig men målet är att över tid kunna utrusta farkosterna med mer autonomi. För att det ska bli verklighet krävs mer forskning. Den här typen av demos är givande för forskarna eftersom de måste hantera oförutsedda händelser som inte inträffar i en labbmiljö. Hur står sig deras lösningar när vi har väder och vind, kommunikationsbortfall och batterier som laddar ur – sådant väcker nya frågor och utmaningar, säger Jesper Tordenlid.

Utvecklingspotential
Hittills har WARA PS fokuserat på räddningsuppdrag i sjönära miljö och på öppet vatten men verksamheten har potential att användas för forskning kring katastrofberedskap i vidare mening. Till exempel är artificiell intelligens i drönare en lovande metod för att identifiera säkra områden och riskområden vid skogsbränder. Som ett smakprov på en del av den teknik som används vid bekämpning av skogsbränder bidrog i år Räddningstjänsten och Saab med en uppvisning av två de svenska vattenbombningsplanen AT-802F.

---

Om WASPs forskningsarenor
Förkortningen WARA står för WASP Research Arena. Syftet med WASPs forskningsarenor är att främja forskningssamarbeten mellan universiteten och industrin i Sverige.

De företag som deltar erbjuder till exempel teknisk infrastruktur eller data som forskarna kan använda för att testa hypoteser eller validera sina resultat. Genom mötena sker ett stort kunskaps- och erfarenhetsutbyte som kan skapa potentiella nya forskningsfrågor. Samarbete med forskningsarenorna och deras partnerföretag sker också kopplat till forskarskolan i WASP.

WASP driver idag fem forskningsarenor varav WARA PS är en. De övriga är: Robotics (ABB), Software (Lunds universitet), Media and Language (Umeå universitet, SEB) samt Common (Ericsson Research Datacenter).

Tekniska specifikationer deltagande fordon

Piraya

Pirayan är en autonom båt, så kallad Unmanned Surface Vehicle (USV), från Saab Kockums. Den är specialutrustad med radarsystem (LIDAR, AIS) och kameror. Genom utrustningen kan mänskliga operatörer få live-video och annan data skickad i realtid till sig. Inom WARA PS används den för datainsamling och vid tester av samarbetande autonoma agenter, exempelvis med drönare eller andra båtar. Pirayan klarar också av lättare bärgning.

Egenskaper och forskningsområden:

• Navigering i okända/föränderliga områden
• Undvikande av hinder
• Svärmbeteende
• GPS-fri navigering
• Robot-till-robot-kommunikation
• Samarbete i ett heterogent system

CB90

CB90, också kallad Stridsbåt 90, är en större båt från Saab Kockums, ursprungligen militärt framtagen och använd för ilandsättande av trupper. Inom WARA PS är båten, med namnet ”Enforcer III”, ombyggd till ett flytande portabelt lab. Den används för datainsamling och forskningstester. Den har till exempel använts för att utvärdera kooperativ landning av drönare på båt och positionering med distansövervakning.

Egenskaper och forskningsområden:

• Rörligt labb för datainsamling och utvärdering av forskningsresultat
• Testsystem för autonom navigering
• Samverkan mellan människa och automatisering vid högfartsnavigering
• Kooperativ landning av flygande farkost på rörligt fartygsdäck
• Portabelt kommando- och kontrollsystem
• Möjlighet att utöka med annan utrustning utifrån enskilda forskningsbehov

DJI Matrice 100

DJI Matrice 100 är en drönare som använts flitigt inom WARA PS. Den har till exempel använts för forskning om autonom sökning och identifiering av offer i nödsituation, undvikande av kollisioner med människor vid flygning på låg höjd och leverans av första-hjälpen-utrustning till nödställda. Med hjälp av sina kameror, IR-sensorer och annan mätutrustning kan drönaren exempelvis sända video i realtid som förbättrar en räddningsledares överblick över ett olycksområde.

Egenskaper och forskningsområden:

• Bära och släppa föremål
• Autonom detektion
• Streaming av video
• Autonomt undvikande av objekt
• Svärmbeteende och uppgiftsdelegering genom ett särskilt system
• Samarbete i heterogen miljö
• Ny kod integreras enkelt genom en ROS-miljö
• Avsökning av områden

AT-802F Fire Boss

I Sverige har Myndigheten för samhällsskydd och beredskap, MSB, beställt fem vattenbombplan av typen AT-802F Fire Boss från Saab för beredskap vid skogsbränder. Flygplanet har en tankvolym på 3 000 liter och kan släppa upp till 50 000 liter vatten per timme. Tack vare sin mindre storlek kan det hämta upp vatten i vattendrag som annars är för små för de vanligtvis större vattenbombarplanen. Genom ett avancerat styrsystem kan flygplanet reglera önskad utspridning av vattnet vilket ger det en hög precisionsförmåga.

Teknisk data:

• Kapacitet 50 000 liter vatten/timme
• Tankvolym 3 000 liter
• Räckvidd 1 287 km
• Marschfart 275 km/h
• Driftshastighet 190-200 km/h
• Maximal vikt vid take-off 7 257 kg
• Motor 1 600 hk