WO2022117814A1 - Wasserrettungsroboter - Google Patents

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WO2022117814A1
WO2022117814A1 PCT/EP2021/084168 EP2021084168W WO2022117814A1 WO 2022117814 A1 WO2022117814 A1 WO 2022117814A1 EP 2021084168 W EP2021084168 W EP 2021084168W WO 2022117814 A1 WO2022117814 A1 WO 2022117814A1
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WO
WIPO (PCT)
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person
water
support
rescue
rescue robot
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/084168
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eike KRIEG
Helge RENKEWITZ
Dr. Sven THOMAS
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
Publication of WO2022117814A1 publication Critical patent/WO2022117814A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C9/00—Life-saving in water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/14—Control of attitude or depth
    • B63G8/26—Trimming equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/39—Arrangements of sonic watch equipment, e.g. low-frequency, sonar

Definitions

  • the present invention relates to a water rescue robot and an emergency rescue system for rescuing drowning people in swimming pools or other bodies of water.
  • Helping and rescuing drowning people or rescuing drowned people in swimming pools and natural water bodies is a complex and dangerous task for lifeguards and other supervisors.
  • emergency situations are often not recognized in time, which means that people almost drown or even have fatal bathing accidents.
  • Once people have sunk below the surface of the water it is also extremely difficult for the helpers to find them in time. The consequences are often severe physical and mental damage and even death.
  • There is therefore a need for a water rescue system that is capable of detecting drowning people in the water and bringing them to the water's surface independently.
  • ROV remote-controlled underwater vehicles
  • the object of the present invention is to provide a water rescue robot that can detect drowning people in the water, independently bring them to the water surface and hold them on the water surface.
  • the water rescue robot should also be able to be integrated into an emergency rescue system with surveillance cameras and a surveillance algorithm for detecting drowning people, in which it then independently drives to the appropriate places to help drowning people.
  • Claim 14 specifies an emergency rescue system in which the proposed water rescue robot is involved.
  • the proposed water rescue robot has an underwater vehicle with a neutral trim, which has one or more, preferably electric, drives for a position change or. used, a rescue attachment attached to the underwater vehicle, a sensor system for detecting the position and location of a person to be rescued in or under water and a control device on .
  • the underwater vehicle allows locomotion under Water, including the controlled descent and ascent with the help of the drive(s), does not require any additional ballast tanks or buoyancy bodies because of the neutral trim for descent or ascent.
  • Such underwater vehicles are known from the prior art, for example under the term diving robot, ROV (Remotely Operated Underwater Vehicle) or AUV (Autonomous Underwater Vehicle).
  • the rescue attachment is permanently or detachably connected to the underwater vehicle.
  • This rescue essay has a personal safety structure and several floats with controllable buoyancy, z. B. with variable volume, on .
  • the buoyancy bodies are dimensioned in such a way that, with suitable control, they are able to bring at least the rescue attachment with a person taken to the water surface and hold it there.
  • the personal safety structure is preferably formed by a support for a person to be accommodated, for example in the form of a lying surface or a bed frame, and a device for securing the person to be accommodated against slipping off the support.
  • the personal safety structure can also be designed in a different form, for example as a fork-shaped element.
  • the water rescue robot also has a sensor system with which the position and location of a person to be rescued under water can be detected.
  • the control device of the water rescue robot is designed in such a way that it activates the underwater vehicle when the position and location of the person to be rescued is detected autonomously maneuvered under the person with the rescue attachment by the sensor system and lifted it until the person was picked up by the person protection structure, and then controlled the buoyancy bodies to generate buoyancy, which brought at least the rescue attachment with the person picked up by the person protection structure to the water surface becomes .
  • the controller either detaches the rescue attachment from the underwater vehicle or controls the underwater vehicle to surface at the same time as the rescue attachment.
  • the water robot is able, after detecting a person floating in the water, to bring this person to the water surface independently via the rescue attachment and to hold them there.
  • the underwater vehicle can either first be driven remotely close to a person to be rescued or, in a preferred embodiment, also approach this area independently as soon as approximate position data of this area has been transmitted to it.
  • the underwater vehicle has a system for detecting its own position, e.g. B. a GNSS and sensors for navigation under water, in particular an inertial navigation system (inertial navigation system) and/or an ultrasonic Doppler profile flow meter (Doppler Velocity Log) and/or pressure sensors.
  • the underwater vehicle is preferably equipped with a radio module with which it can communicate with a base station, in particular commands and/or data received and can also transmit to the base station.
  • a radio module with which it can communicate with a base station, in particular commands and/or data received and can also transmit to the base station.
  • Corresponding systems are known in the field of diving robots.
  • the proposed water rescue robot can thus replace lifeguards in the water and relieve the supervisory staff, who then only have to help and if necessary. resuscitation of the person at the edge of the pool or shore has to take over .
  • the proposed water rescue robot also offers the advantage that drowning or drowned people in natural waters can be detected and recorded in a short time using the robot's sonar sensors, even in poor visibility.
  • the proposed water robot is integrated into an emergency rescue system in which cameras are used to monitor the body of water in conjunction with an evaluation algorithm, in particular based on artificial intelligence, to evaluate the images and to detect emergencies, i.e. people who are drowning or almost drowning , is used .
  • the water rescue robot can then be brought autonomously or remotely near a person to be rescued and independently pick them up and bring them to the surface or. stay on the surface.
  • the water rescue robot first detects the position and location of the respective person under water optically and/or acoustically in order to then be able to record them appropriately.
  • the rescue attachment can remain firmly connected to the underwater vehicle during use.
  • the underwater vehicle when the buoyancy bodies of the rescue attachment are activated, the underwater vehicle emerges upwards together with the latter and can then transport the person on the water surface to the edge of the body of water.
  • the rescue attachment detaches from the underwater vehicle when the buoyancy bodies are activated and emerges alone, together with the person being taken, to the water surface.
  • the underwater vehicle can have one or more suitable connecting elements, for example one or more articulated connecting arms or one or more ropes remain connected to the rescue attachment so that it can also carry it to the water's edge.
  • the underwater vehicle preferably has an interface for charging its electrical energy store or Batteries on a charging station in or under water. This can be an interface for inductive charging, for example.
  • the underwater vehicle can therefore be permanently stationed in the water.
  • the rescue attachment has one or more sensors for detecting the angle of inclination of the structure for protecting people.
  • the control device controls the buoyancy body to generate the buoyancy depending on the detected angle of inclination so that the personal safety structure remains as horizontal as possible when the rescue attachment emerges with the person picked up, ie does not tilt or does not tilt too much.
  • this control of the buoyancy takes place individually for the individual buoyancy bodies, preferably via controllable valves.
  • this device for securing the person lying on the support against slipping is preferably achieved by lateral supports on the elongated support. These supports are formed in a central region of the elongate support, but may also extend over a larger area of the support or throughout the support. In an advantageous embodiment, two mutually opposite inflatable buoyancy bodies are attached to these lateral supports, which fix the person lying on the support when inflated.
  • the person can also be fixed by other means, for example by a suitable mechanism, for example a clamping mechanism or by gripping arms.
  • a suitable mechanism for example a clamping mechanism or by gripping arms.
  • the support can be a continuous bed surface, preferably with openings for the passage of water Reduction in resistance when surfacing, or be formed by a grid-like or web-like structure. If lateral supports are used, this support can have a U-shape in cross section, at least in the middle area. This shape preferably widens towards the top, ie it forms half a trapezoid shape that widens upwards, as a result of which better centering is achieved when the person to be rescued is picked up. Under the elongated shape of the support is to be understood as a form such as a couch or stretcher for patient transport or. has a spineboard as a typical lifesaving device in water rescue.
  • a curved structure for the neck is preferably formed in the area of this support in which the head of the person is to rest, which allows the head of a person lying on his back on the support to be overstretched.
  • This arched shape can also only be formed when surfacing by means of a correspondingly inflated buoyancy body. This overstretching ensures that the person's airways are free during the rescue.
  • the proposed water rescue robot can be used for all applications in which people are to be saved from drowning. This applies, for example, to helping exhausted people who are still able to stay on the surface of the water on their own and to rescue people who almost drown or drown in swimming pools, fun pools or hotel pools, as well as in open-air pools and in natural bathing waters such as e.g. B. in quarry ponds, bathing lakes, stretches of river for bathing or in bathing waters on coasts and in seas.
  • the Water rescue robots can also be used in the water rescue service, civil protection and other areas of civil security when searching for and rescuing missing and drowned people.
  • Fig. 1 shows a highly schematized side view of an exemplary embodiment of the water rescue robot
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the personal safety structure with buoyancy bodies arranged thereon in an exemplary embodiment in plan view;
  • Fig. 3 shows a cross-sectional representation of an exemplary embodiment of the personal security structure
  • Fig. 4 shows the personal safety structure of FIG. 3 with a person lying on it;
  • Fig. 5 shows a cross-sectional representation of a further exemplary embodiment of the personal safety structure of the proposed water rescue robot.
  • the proposed water rescue robot has an underwater vehicle 1 with a rescue attachment 2 attached thereto, as is shown in highly schematic form in FIG.
  • the controllable buoyancy bodies attached to the rescue attachment 2 are in the present examples as inflatable bodies or Bladders 5, 6 are formed and indicated in the figure in the inflated state.
  • Controllable buoyancy bodies can also be formed by a combination of buoyancy bodies of unchangeable volume with controllably dropping weights.
  • an elongated bladder 6 is in the present example at the front and rear end of the rescue attachment 2 or supported. formed edition 3 attached to the personal security structure.
  • two further elongated bubbles 5 are located opposite one another in the central region of the elongated support 3 .
  • These bladders 5 are attached to the support structures 4 to secure a person being accommodated from slipping off the support 3 .
  • the control device, sensors and other electronics as well as the drives are not shown in this and the following figures.
  • FIG. 2 shows a top view of an exemplary embodiment of the personal safety structure of FIG. 1, in which the inflated bladders 5 , 6 can also be seen.
  • the bladders 5 fastened to the support structure 4 for the fixation of a recorded person can also be used for the additional fixation of this person.
  • Filling mechanisms for the buoyancy bodies and, if necessary, additional tensioning mechanisms for the Fixation of the person on the support 3 are not shown in these figures.
  • the underwater vehicle 1 with its drives is maneuvered under the person and raised until the person is lying on the support 3 .
  • the person is clamped either by inflating the lateral bladders 5 or by other means not shown and brought to the surface of the water by filling the float together with the rescue attachment 2 .
  • FIG. 3 shows a cross section along the plane AA′ of the personal security structure of FIG.
  • the inflated lateral bladders 5 can be seen, which are mounted on the lateral supports 4.
  • a person 7 lying on the support is additionally fixed, as is indicated in the illustration in FIG.
  • the personal safety structure 3 has the shape of a half trapezium that widens upwards in cross section, with the corresponding supports 4 being connected to the support 3 via joints 8 .
  • the buoyancy bodies 5 By attaching the buoyancy bodies 5 to the outside of the supports 4 , when the bladders 5 are inflated via the joints 8 , an additional clamping effect is achieved by the supports 4 , which additionally fixes a person lying on the support 3 .
  • half The trapezoidal shape also leads to better centering of the person on the support 3 .
  • the proposed water rescue robot in conjunction with monitoring of the body of water using a camera system and emergency detection using suitable algorithms that evaluate the images from the camera system, drowning people can be rescued more quickly.
  • the drowning person is identified by the camera system above the relevant swimming pool or body of water.
  • the system triggers an alarm. This notifies the supervisory staff.
  • the water rescue robot is activated and independently approaches the drowning person. With its sensors, it recognizes the position of the person and starts approaching them starting from the head. If the person is above the personal safety structure, the water rescue robot moves upwards until the person is lying on the support of the personal safety structure.
  • the body is then brought to the water surface by filling buoyancy bodies with gas and at the same time e.g. B. with grippers or the gas-filled bladders (see. Figure 4) clamped or. automatically fixed. On the water surface, the person involved in the accident can then be taken over by the supervisory staff or lifeguards.
  • the water rescue robot also offers drowning people a place to hold themselves. Drowning people instinctively grab approaching lifeguards, putting their lives in danger. With the proposed water rescue robot can This danger can be avoided because the water rescue robot offers a safe hold for drowning people thanks to the buoyancy body. In this case, the person is not picked up by the personal safety structure, but only the rescue attachment is brought to the surface by the buoyancy bodies. An emergency signal triggered by the emergency rescue system or the water rescue robot itself then ensures that the helpers are alerted quickly and help times are short within the scope of the rescue.

Landscapes

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Abstract

Ein Wasserrettungsroboter weist ein fernsteuerbares oder autonomes Unterwasserfahrzeug (1) auf, das einen Rettungsaufsatz (2) trägt, der fest oder lösbar mit dem Unterwasserfahrzeug (1) verbunden ist. Der Rettungsaufsatz (2) weist eine Personensicherungsstruktur für eine aufzunehmende Person (7) und mehrere Auftriebskörper (5, 6) mit steuerbarem Auftrieb auf. Der Wasserrettungsroboter verfügt außerdem über eine Sensorik für eine Erfassung von Position und Lage einer aufzunehmenden Person (7) im Wasser und eine Steuereinrichtung, die das Unterwasserfahrzeug (1) unter die Person (7) manövriert und anhebt, bis die Person (7) von der Personensicherungsstruktur aufgenommen ist, und anschließend die Auftriebskörper (5, 6) zur Erzeugung eines Auftriebs ansteuert, durch den der Rettungsaufsatz (2) mit der aufgenommenen Person (7) an die Wasseroberfläche gebracht wird. Der Wasserrettungsroboter ermöglicht eine selbständige Rettung ertrinkender Personen.

Description

Wasserrettungsroboter
Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betri f ft einen Wasserrettungsroboter und ein Notfall-Rettungssystem zur Rettung ertrinkender Personen in Schwimmbädern oder anderen Gewässern . Die Hil feleistung und Rettung ertrinkender Personen oder auch die Bergung ertrunkener Personen in Schwimmbädern und Naturgewässern ist eine komplexe und gefährliche Aufgabe von Rettungsschwimmern und anderen Aufsichtspersonen . Dabei werden in der Praxis häufig Not f all-situationen nicht rechtzeitig erkannt , so dass es beinahe zum Ertrinken oder auch zu tödlichen Badeunfällen kommt . Sind Personen erst einmal unter die Wasseroberfläche abgesunken, ist es zudem äußerst schwierig für die Hel fer, diese Personen rechtzeitig auf zufinden . Die Folgen sind häufig schwere körperliche und geistige Schäden bis hin zum Eintritt des Todes . Es besteht daher ein Bedarf an einem Wasserrettungssystem, das in der Lage ist , ertrinkende Personen im Wasser zu erfassen und selbständig an die Wasseroberfläche zu bringen .
Stand der Technik
Bisher werden in Schwimmbädern zum Teil Video- Überwachungssysteme zur Unterstützung menschlicher Aufsichtskräfte eingesetzt , die ertrinkende Personen detektieren und ein Alarmsignal auslösen . Die Rettung dieser Personen muss dann j edoch wiederum durch Rettungsschwimmer erfolgen . Für die Bergung bereits ertrunkener Personen werden bislang ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge (ROV) mit Manipulatoren und Sonar eingesetzt .
Allerdings können mit einem derartigen System keine ertrinkenden Personen vor dem Ertrinken gerettet werden .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Wasserrettungsroboter bereitzustellen, der ertrinkende Personen im Wasser detektieren, selbständig an die Wasseroberfläche bringen und an der Wasseroberfläche halten kann . Der Wasserrettungsroboter soll sich dabei auch in ein Notfall-Rettungssystem mit Uberwachungskameras und einem Uberwachungsalgorithmus zur Erkennung ertrinkender Personen einbinden lassen, in dem er dann selbständig die entsprechenden Stellen anfährt , um Ertrinkenden zu hel fen .
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit dem Wasserrettungsroboter gemäß Patentanspruch 1 gelöst . Patentanspruch 14 gibt ein Notfall-Rettungssystem an, in das der vorgeschlagene Wasserrettungsroboter eingebunden ist .
Der vorgeschlagene Wasserrettungsroboter weist ein Unterwasserfahrzeug mit einer neutralen Trimmung, das für eine Positionsänderung einen oder mehrere , vorzugsweise elektrische , Antriebe aufweist bzw . verwendet , einen am Unterwasserfahrzeug angebrachten Rettungsaufsatz , eine Sensorik für eine Erfassung von Position und Lage einer zu rettenden Person im bzw . unter Wasser und eine Steuereinrichtung auf . Das Unterwasserfahrzeug ermöglicht die Fortbewegung unter Wasser inklusive des gesteuerten Abtauchens und Auftauchens mit Hil fe des oder der Antriebe , benötigt aufgrund der neutralen Trimmung zum Abtauchen oder Auftauchen also keine zusätzlichen Ballasttanks oder Auftriebskörper . Derartige Unterwasserfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik bekannt , beispielsweise unter dem Begri f f Tauchroboter, ROV (Remotely Operated Underwater-Vehicle ) oder AUV (Autonomous Underwater- Vehicle ) . Der Rettungsaufsatz ist mit dem Unterwasserfahrzeug fest oder lösbar verbunden . Dieser Rettungsaufsatz weist eine Personensicherungsstruktur und mehrere Auftriebskörper mit steuerbarem Auftrieb, z . B . mit veränderlichem Volumen, auf . Die Auftriebskörper sind dabei so dimensioniert , dass sie bei geeigneter Ansteuerung in der Lage sind, zumindest den Rettungsaufsatz mit einer auf genommenen Person an die Wasseroberfläche zu bringen und dort zu halten . Die Personensicherungsstruktur ist vorzugsweise durch eine Auflage für eine auf zunehmende Person, beispielsweise in Form einer Liegefläche oder eines Liegegestells , sowie eine Einrichtung zur Sicherung der auf zunehmenden Person gegen ein Abrutschen von der Auflage gebildet . Die Personensicherungsstruktur kann auch in anderer Form ausgebildet sein, beispielsweise als gabel förmiges Element . Der Wasserrettungsroboter weist weiterhin eine Sensorik auf , mit der Position und Lage einer zu rettenden Person unter Wasser erfasst werden können . Hierbei handelt es sich um wenigstens ein Sonargerät , vorzugsweise auch um einen oder mehrere weitere Sensoren, beispielsweise eine Unterwasserkamera . Die Steuereinrichtung des Wasserrettungsroboters ist so ausgebildet , dass sie das Unterwasserfahrzeug bei Detektion der Position und Lage der zu rettenden Person durch die Sensorik autonom mit dem Rettungsaufsatz unter die Person manövriert und anhebt , bis die Person durch die Personensicherungsstruktur aufgenommen ist , und dann die Auftriebskörper zur Erzeugung eines Auftriebs ansteuert , durch den zumindest der Rettungsaufsatz mit der von der Personensicherungsstruktur auf genommenen Person an die Wasseroberfläche gebracht wird . Die Steuerung löst dabei gleichzeitig entweder den Rettungsaufsatz vom Unterwasserfahrzeug oder steuert das Unterwasserfahrzeug zum gleichzeitigen Auftauchen mit dem Rettungsaufsatz an .
Durch diesen Aufbau ist der Wasserroboter in der Lage , nach Erfassung einer im Wasser treibenden Person diese selbständig über den Rettungsaufsatz an die Wasseroberfläche zu bringen und dort zu halten . Das Unterwasserfahrzeug kann dabei mit dem Rettungsaufsatz entweder zunächst ferngesteuert in die Nähe einer zu rettenden Person gefahren werden oder in einer bevorzugten Ausgestaltung diesen Bereich auch selbständig anfahren, sobald ihm ungefähre Positionsdaten dieses Bereichs übermittelt wurden . In letztgenanntem Fall verfügt das Unterwasserfahrzeug dabei über ein System zur Erkennung der eigenen Position, z . B . ein GNSS und Sensoren zur Navigation unter Wasser, insbesondere ein Trägheitsnavigationssystem ( inertiales Navigations System) und/oder einen Ultraschall-Doppler-Profil- Strömungsmesser ( Doppler Velocity Log) und/oder Drucksensoren . Das Unterwasserfahrzeug ist in allen Ausgestaltungen vorzugsweise mit einem Funkmodul ausgestattet , mit dem es mit einer Basisstation kommuni zieren, insbesondere Befehle und/oder Daten erhalten und auch an die Basisstation übermitteln kann . Entsprechende Systeme sind auf dem Gebiet der Tauchroboter bekannt . Der vorgeschlagene Wasserrettungsroboter kann damit Rettungsschwimmer im Wasser ersetzen und das Aufsichtspersonal entlasten, das dann nur noch die Hil feleistung und ggf . Wiederbelebung der Person am Beckenrand bzw . Ufer übernehmen muss .
Der vorgeschlagene Wasserrettungsroboter bietet auch den Vorteil , dass ertrinkende oder ertrunkene Personen in natürlichen Gewässern auch bei schlechten Sichtverhältnissen über die Sonar-Sensorik des Roboters in kurzer Zeit erfasst und aufgenommen werden können .
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der vorgeschlagene Wasserroboter in ein Notfall- Rettungssystem eingebunden, bei dem Kameras zur Überwachung des Gewässers in Verbindung mit einem Auswertealgorithmus , insbesondere auf Basis künstlicher Intelligenz , zur Auswertung der Bilder und zur Detektion von Notfällen, also ertrinkenden oder beinahe ertrinkenden Personen, eingesetzt wird . Nach Detektion eines entsprechenden Notfalls kann dann der Wasserrettungsroboter autonom oder ferngesteuert in die Nähe einer zu rettenden Person gebracht werden und diese selbständig aufnehmen und an die Oberfläche bringen bzw . an der Oberfläche halten . Der Wasserrettungsroboter erfasst dabei vorher die Position und Lage der j eweiligen Person unter Wasser optisch und/oder akustisch, um sie anschließend geeignet aufnehmen zu können . Der Rettungsaufsatz kann in einer Ausgestaltung des vorgeschlagenen Wasserrettungsroboters während des Einsatzes fest mit dem Unterwasserfahrzeug verbunden bleiben . In diesem Falle taucht das Unterwasserfahrzeug beim Aktivieren der Auftriebskörper des Rettungsaufsatzes zusammen mit diesem nach oben auf und kann dann die aufgenommene Person an der Wasseroberfläche an den Rand des Gewässers befördern . In einer anderen Ausgestaltung löst sich der Rettungsaufsatz beim Aktivieren der Auftriebskörper vom Unterwasserfahrzeug und taucht alleine zusammen mit der auf genommenen Person an die Wasseroberfläche . Das Unterwasserfahrzeug kann dabei über einen oder mehrere geeignete Verbindungselemente , bspw . einen oder mehrere gelenkige Verbindungsarme oder ein oder mehrere Seile mit dem Rettungsaufsatz verbunden bleiben, so dass es diesen ebenfalls an den Rand des Gewässers befördern kann .
Vorzugsweise verfügt das Unterwasserfahrzeug über eine Schnittstelle zum Aufladen seines elektrischen Energiespeichers bzw . Akkus an einer im Wasser oder unter Wasser befindlichen Ladestation . Dies kann beispielsweise eine Schnittstelle zum induktiven Laden sein . Das Unterwasserfahrzeug kann daher dauerhaft im Wasser stationiert sein .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen Wasserrettungsroboters weist der Rettungsaufsatz einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung des Neigungswinkels der Personensicherungsstruktur auf . Die Steuereinrichtung steuert dabei die Auftriebskörper zur Erzeugung des Auftriebes in Abhängigkeit vom erfassten Neigungswinkel so an, dass die Personensicherungsstruktur beim Auftauchen des Rettungsaufsatzes mit der auf genommenen Person möglichst waagrecht bleibt , also nicht oder nicht zu stark kippt . Bei der bevorzugten Nutzung aufblasbarer Auftriebskörper, die mit einem Druckluf tsystem verbunden sind, erfolgt diese Steuerung des Auftriebs individuell für die einzelnen Auftriebskörper vorzugsweise über steuerbare Ventile .
Bei einer Ausbildung der Personensicherungsstruktur mit einer langgestreckten Auflage für die auf zunehmende Person und einer zugehörigen Sicherungseinrichtung wird diese Einrichtung zur Sicherung der auf der Auflage liegenden Person gegen ein Abrutschen vorzugsweise durch seitliche Stützen an der langgestreckten Auflage erreicht . Diese Stützen sind in einem mittleren Bereich der langgestreckten Auflage ausgebildet , können sich j edoch auch über einen größeren Bereich der Auflage oder über die gesamte Auflage erstrecken . In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind an diesen seitlichen Stützen zwei sich j eweils gegenüberliegende aufblasbare Auftriebskörper angebracht , die beim Aufblasen die auf der Auflage liegende Person fixieren .
Prinzipiell kann die Fixierung der Person auch durch andere Mittel , beispielsweise durch einen geeigneten Mechanismus , beispielsweise einen Spannmechanismus oder durch Grei f arme erfolgen .
Die Auflage kann bei dem vorgeschlagenen Wasserrettungsroboter eine durchgängige Liegefläche , vorzugsweise mit Öf fnungen für den Wasserdurchtritt zur Verringerung des Widerstands beim Auftauchen, oder auch durch eine gitterartige oder stegartige Struktur gebildet sein . Bei Nutzung seitlicher Stützen kann diese Auflage - zumindest im mittleren Bereich - im Querschnitt eine U-Form aufweisen . Vorzugsweise weitet sich diese Form nach oben hin auf , bildet also eine halbe , sich nach oben aufweitende Trapez form, wodurch eine bessere Zentrierung bei der Aufnahme der zu rettenden Person erreicht wird . Unter der langgestreckten Form der Auflage ist dabei eine Form zu verstehen, wie sie beispielsweise auch eine Liege oder Trage für den Krankentransport bzw . ein Spineboard als typisches Rettungsmittel der Wasserrettung aufweist . Vorzugsweise ist im Bereich dieser Auflage , in dem der Kopf der Person zum Liegen kommen soll , eine gewölbte Struktur für den Nacken ausgebildet , die ein Überstrecken des Kopfes einer auf dem Rücken auf der Auflage liegenden Person ermöglicht . Diese gewölbte Form kann auch erst beim Auftauchen durch einen entsprechend aufgeblasenen Auftriebskörper gebildet werden . Durch diese Uberstreckung wird erreicht , dass die Atemwege der Person bei der Rettung frei sind .
Der vorgeschlagene Wasserrettungsroboter lässt sich für alle Anwendungen einsetzen, bei denen Personen vor dem Ertrinken gerettet werden sollen . Dies betri f ft beispielsweise Hil feleistung bei erschöpften Personen, die sich noch selbstständig an der Wasseroberfläche halten können und die Rettung beim Beinahe-Ertrinken und Ertrinken im Schwimmbad, Spaßbad oder Hotelpool sowie im Freibad und in natürlichen Badegewässern, wie z . B . im Baggersee , Badesee , Flussabschnitten zum Baden oder in Badegewässern an Küsten und in Meeren . Der Wasserrettungsroboter lässt sich auch im Wasserrettungsdienst dem Katastrophenschutz und weiteren Bereichen der zivilen Sicherheit bei der Suche und Bergung Vermisster und ertrunkener Personen einsetzen .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Der vorgeschlagene Wasserrettungsroboter und dessen Einsatz werden nachfolgend anhand von Aus führungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert . Hierbei zeigen :
Fig . 1 eine stark schematisierte Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung des Wasserrettungsroboters in Seitenansicht ;
Fig . 2 eine schematische Darstellung der Personensicherungsstruktur mit daran angeordneten Auftriebskörpern in einer beispielhaften Ausgestaltung in Draufsicht ;
Fig . 3 eine Querschnittsdarstellung einer beispielhaften Ausgestaltung der Personensicherungsstruktur ;
Fig . 4 die Personensicherungsstruktur der Figur 3 mit einer darauf liegenden Person; und
Fig . 5 eine Querschnittsdarstellung einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Personensicherungsstruktur des vorgeschlagenen Wasserrettungsroboters .
Wege zur Ausführung der Erfindung Der vorgeschlagene Wasserrettungsroboter weist ein Unterwasserfahrzeug 1 mit einem darauf angebrachten Rettungsaufsatz 2 auf , wie dies stark schematisiert in der Figur 1 dargestellt ist . Die am Rettungsaufsatz 2 angebrachten steuerbaren Auftriebskörper sind in den vorliegenden Beispielen als Aufblaskörper bzw . Blasen 5 , 6 ausgebildet und in der Figur im aufgeblasenen Zustand angedeutet . Steuerbare Auftriebskörper können auch durch eine Kombination von im Volumen unveränderlichen Auftriebskörpern mit steuerbar abwerfbaren Gewichten gebildet sein . Jeweils eine langgestreckte Blase 6 ist dabei im vorliegenden Beispiel am vorderen und hinteren Ende der vom Rettungsaufsatz 2 getragenen bzw . gebildeten Auflage 3 der Personensicherungsstruktur angebracht . Zwei weitere langgestreckte Blasen 5 liegen sich in diesem Beispiel im mittleren Bereich der langgestreckten Auflage 3 gegenüber . Diese Blasen 5 sind an den Stützstrukturen 4 zur Sicherung einer auf genommenen Person gegen ein Abrutschen von der Auflage 3 befestigt . Die Steuereinrichtung, Sensorik und sonstige Elektronik wie auch die Antriebe sind in dieser und den nachfolgenden Figuren nicht dargestellt .
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf eine beispielhafte Ausgestaltung der Personensicherungsstruktur der Figur 1 , in der ebenfalls wiederum die aufgeblasenen Blasen 5 , 6 zu erkennen sind . Die an der Stützstruktur 4 für die Fixierung einer auf genommenen Person befestigten Blasen 5 können auch zur zusätzlichen Fixierung dieser Person eingesetzt werden . Füllmechaniken für die Auftriebskörper und gegebenenfalls zusätzlich noch vorhandene Spannmechaniken für die Fixierung der Person auf der Auflage 3 sind in diesen Figuren nicht dargestellt .
Beim Einsatz wird das Unterwasserfahrzeug 1 mit seinen Antrieben unter die Person manövriert und angehoben, bis die Person auf der Auflage 3 liegt . Die Person wird dabei entweder durch das Aufblasen der seitlichen Blasen 5 oder durch weitere , nicht dargestellte Mittel festgeklemmt und durch das Füllen der Auftriebskörper zusammen mit dem Rettungsaufsatz 2 an die Wasseroberfläche gebracht .
Figur 3 zeigt einen Querschnitt entlang der Ebene A-A ' der Personensicherungsstruktur der Figur 2 . In dieser Darstellung sind die aufgeblasenen seitlichen Blasen 5 zu erkennen, die an den seitlichen Stützen 4 montiert sind . Durch das Aufblasen dieser Auftriebskörper wird eine auf der Auflage liegende Person 7 zusätzlich fixiert , wie dies in der Darstellung der Figur 4 angedeutet ist .
Eine weitere Ausgestaltung der Personensicherungsstruktur ist in Figur 5 dargestellt . In dieser Darstellung weist die Personensicherungsstruktur 3 im Querschnitt die Form eines sich nach oben erweiternden, halben Trapezes auf , wobei die entsprechenden Stützen 4 über Gelenke 8 mit der Auflage 3 verbunden sind . Durch Anbringung der Auftriebskörper 5 an den Außenseiten der Stützen 4 wird beim Aufblasen der Blasen 5 über die Gelenke 8 eine zusätzliche Klemmwirkung durch die Stützen 4 erreicht , durch die eine auf der Auflage 3 liegende Person zusätzlich fixiert wird . Die halbe Trapez form führt außerdem zu einer besseren Zentrierung der Person auf der Auflage 3 .
Mit dem vorgeschlagenen Wasserrettungsroboter lassen sich in Verbindung mit einer Überwachung des Gewässers mittels Kamerasystem und Notfall-Detektion durch geeignete Algorithmen, die die Bilder des Kamerasystems auswerten, ertrinkende Personen schneller retten . Die ertrinkende Person wird dabei mittels des Kamerasystems über dem entsprechenden Schwimmbecken oder Gewässer erkannt . Das System löst einen Alarm aus . Dadurch wird das Aufsichtspersonal benachrichtigt . Parallel dazu wird der Wasserrettungsroboter aktiviert und fährt die ertrinkende Person selbständig an . Mit seiner Sensorik erkennt er die Lage der Person und beginnt sie vom Kopf ausgehend anzufahren . Befindet sich die Person über der Personensicherungsstruktur, bewegt sich der Wasserrettungsroboter nach oben, bis die Person auf der Auflage der Personensicherungsstruktur liegt . Im Anschluss wird der Körper durch das Füllen von Auftriebskörpern mit Gas an die Wasseroberfläche gebracht und gleichzeitig z . B . mit Grei fern oder den gasgefüllten Blasen (vgl . Figur 4 ) festgeklemmt bzw . automatisch fixiert . An der Wasseroberfläche kann die verunfallte Person dann durch das Aufsichtspersonal oder Rettungsschwimmer übernommen werden .
Der Wasserrettungsroboter bietet ertrinkenden Personen auch eine Haltemöglichkeit an . Ertrinkende Personen umklammern instinkthaft sich nähernde Rettungsschwimmer und bringen diese in Lebensgefahr . Mit dem vorgeschlagenen Wasserrettungsroboter kann diese Gefahr vermieden werden, da der Wasserrettungsroboter dank der Auftriebskörper eine sichere Haltemöglichkeit für ertrinkende Personen bietet . In diesem Fall wird die Person also nicht durch die Personensicherungsstruktur aufgenommen, sondern nur der Rettungsaufsatz durch die Auftriebskörper an die Oberfläche gebracht . Ein vom Notfallrettungssystem oder dem Wasserrettungsroboter selbst ausgelöstes Notsignal sorgt dann für eine schnelle Alarmierung der Hel fer und kurze Hil feleistungs zeiten im Rahmen der Rettung .
Bezugs zeichenliste
1 Unterwasserfahrzeug 2 Rettungsaufsatz
3 Auflage
4 Stützen
5 Aufblaskörper
6 Aufblaskörper 7 Person
8 Gelenk

Claims

Patentansprüche Wasserrettungsroboter, der wenigstens
- ein fernsteuerbares oder autonomes Unterwasserfahrzeug (1) mit einer neutralen Trimmung, das für eine Positionsänderung einen oder mehrere Antriebe aufweist,
- eine Sensorik für eine Erfassung von Position und Lage einer aufzunehmenden Person unter Wasser, wobei die Sensorik wenigstens ein Sonargerät umfasst,
- einen Rettungsaufsatz (2) am Unterwasserfahrzeug (1) , der fest oder lösbar mit dem Unterwasserfahrzeug (1) verbunden ist und eine Personensicherungsstruktur für die aufzunehmende Person und mehrere Auftriebskörper (5, 6) mit steuerbarem Auftrieb aufweist, die so dimensioniert sind, dass sie bei geeigneter Ansteuerung zumindest den Rettungsaufsatz (2) mit einer auf genommenen Person an die Wasseroberfläche bringen und dort halten können, und
- eine Steuereinrichtung aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie das Unterwasserfahrzeug (1) bei Detektion von Position und Lage der aufzunehmenden Person durch die Sensorik autonom unter die Person manövriert und anhebt, bis die Person von der Personensicherungsstruktur aufgenommen ist, die Auftriebskörper (5, 6) zur Erzeugung eines Auftriebs ansteuert, durch den zumindest der Rettungsaufsatz (2) mit der auf genommenen Person an die Wasseroberfläche gebracht wird, und gleichzeitig entweder den Rettungsaufsatz (2) vom Unterwasserfahrzeug (1) löst oder das Unterwasserzeug (1) zum Auf tauchen mit dem Rettungsaufsatz (2) ansteuert. Wasserrettungsroboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug (1) einen elektrischen Energiespeicher zur Energieversorgung und eine Schnittstelle zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers an einer im Wasser befindlichen Ladestation aufweist. Wasserrettungsroboter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rettungsaufsatz (2) einen oder mehrere Sensoren für eine Erfassung eines Neigungswinkels der Personensicherungsstruktur aufweist, und die Steuereinrichtung die Auftriebskörper (5, 6) zur Erzeugung eines Auftriebs in Abhängigkeit vom Neigungswinkel so ansteuert, dass die Personensicherungsstruktur beim Auftauchen des Rettungsaufsatzes mit der auf genommenen Person möglichst waagrecht bleibt. Wasserrettungsroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass Rettungsaufsatz (2) durch ein Gestell gebildet ist, das die Personensicherungsstruktur trägt . - 17 - Wasserrettungsroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Personensicherungsstruktur eine Auflage (3) für die aufzunehmende Person und eine Einrichtung zur Sicherung einer auf der Auflage (3) liegenden Person gegen ein Abrutschen von der Auflage (3) aufweist. Wasserrettungsroboter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage (3) eine langgestreckte Form mit einem ersten und einem zweiten Ende und zwei Seiten aufweist, und die Einrichtung zur Sicherung einer auf der Auflage (3) liegenden Person gegen ein Abrutschen von der Auflage (3) durch seitliche Stützen (4) gebildet ist, die zumindest in einem mittleren Bereich an beiden Seiten der langgestreckten Form ausgebildet sind. Wasserrettungsroboter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage (3) zumindest im mittleren Bereich der langestreckten Form einen U-förmigen Querschnitt aufweist. Wasserrettungsroboter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage (3) zumindest im mittleren Bereich der langestreckten Form im Querschnitt die Form eines sich nach oben aufweitenden halben Trapezes aufweist, um eine Zentrierung einer auf - 18 - der Auflage (3) liegenden Person zu erreichen. Wasserrettungsroboter nach einem der Ansprüche 6 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens an beiden Seiten sowie im Bereich des ersten und des zweiten Endes der Auflage (3) wenigstens jeweils einer der Auftriebskörper (5, 6) angebracht ist. Wasserrettungsroboter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftriebskörper (5, 6) an den beiden Seiten innerhalb der seitlichen Stützen (4) angeordnet sind, so dass sie beim Aufblasen die auf der Auflage (3) liegende Person fixieren. Wasserrettungsroboter nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage (3) am ersten Ende einen nach oben gewölbten Bereich für den Nacken einer auf der Auflage (3) liegenden Person aufweist, um eine Überstreckung des Kopfes einer auf der Auflage (3) liegenden Person zu erreichen. Wasserrettungsroboter nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Auftriebskörper (5, 6) am ersten Ende der Auflage (3) so angeordnet ist, dass er einen nach oben gewölbten Bereich für den Nacken einer auf der Auflage (3) liegenden Person bildet, - 19 - um eine Überstreckung des Kopfes einer auf der Auflage ( 3 ) liegenden Person zu erreichen . Wasserrettungsroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 12 , dadurch gekennzeichnet , dass die Auftriebskörper ( 5 , 6 ) mit steuerbarem Auftrieb mit einem Druckluf tsystem verbundene Aufblaskörper sind, welches durch die Steuereinrichtung zur Steuerung des Auftriebs angesteuert wird . Notfall-Rettungssystem mit einer oder mehreren Überwachungskameras zur Überwachung eines Schwimmbades oder Gewässers , einer Auswerteeinrichtung mit einem Auswertealgorithmus , in der von der oder den Überwachungskameras erhaltene Bilder zur Detektion von ertrinkenden oder beinahe ertrinkenden Personen automatisch ausgewertet werden, und wenigstens einem der Wasserrettungsroboter gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Patentansprüche , der bei Detektion einer ertrinkenden oder beinahe ertrinkenden Person durch den Auswertealgorithmus Daten über eine annähernde Position der Person erhält , diese Position autonom anfährt und die Person selbständig aufnimmt und an die Oberfläche bringt .
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