Rettungsrobotik aus dem Tierreich: Wie Kakerlaken und Ratten Verschüttete finden sollen

Eine Kakerlake verschwindet zwischen Betonbrocken, klettert über Kabel und taucht kurz darauf mit einem Kamerabild wieder auf: irgendwo dahinter könnte ein Mensch liegen. An der Universität Bielefeld geht es bei solchen Szenarien nicht um Science-Fiction, sondern um Forschung an Tieren, Technik und der ziemlich harten Realität von Rettungseinsätzen.

Teams entwickeln ferngesteuerte Kakerlaken, die nach Erdbeben, Explosionen oder Stürmen durch Spalten krabbeln sollen, in die Menschen und größere Geräte nicht hineinkommen. Wärmebild- und Videokameras könnten Informationen über Verschüttete und Hindernisse liefern. Einsatzbereite Cyborgs für reale Rettungsfälle gibt es bislang allerdings nicht.

Wenn das Tier zum Roboter wird

„Cyborgs“ nennt Volker Dürr, Professor für Biologische Kybernetik an der Universität Bielefeld, hybride Konstrukte aus Tier und Maschine. Die Technik veranlasst das Tier dabei zu bestimmten Bewegungen. Das klingt kühl, fast klinisch. Praktisch heißt es: Kleine Implantate senden elektrische Impulse an Hinterleib oder Antennen und lenken so Richtung und Bewegung.

Kakerlaken sind dafür aus Sicht der Forschung ziemlich naheliegend. Sie sind klein, robust und zwängen sich dank ihres flachen Körpers durch schmale Ritzen. Belastungen bis zum 900-Fachen ihres eigenen Körpergewichts halten sie aus. Und selbst ohne Kopf können sie mehrere Tage überleben – ein Detail, bei dem man kurz schlucken muss.

Ein von Professor Hirotaka Sato geleitetes Forschungsteam in Singapur konnte bereits große Käfer beim Laufen und Fliegen steuern. Satos Team arbeitet mit Madagaskar-Fauchschaben. Die werden bis zu zehn Zentimeter groß und können damit Rucksäcke mit Technik tragen: Wärmebild- oder Videokameras, Funktechnik und weitere Ausrüstung.

Auch kleine Silikon-Tauchanzüge gehören zum Versuch. Laut einem im Juni in „Nature“ veröffentlichten Forschungsbericht können die Insekten damit bis zu drei Stunden im Wasser bleiben. Das wäre bei überfluteten Gebäudetrümmern hilfreich, etwa wenn beschädigte Leitungen oder Unwetter Rettungswege unter Wasser setzen.

Ganz ohne Haken ist die Sache nicht. Die Tauchanzüge funktionieren laut Dürr in seichtem Wasser. Bei stark wechselnden Tiefen könne das Atemgerät den Druckausgleich vermutlich nicht ausreichend regulieren. Außerdem vertragen Fauchschaben Temperaturen unter 20 Grad über längere Zeit schlecht.

Paraborgs und eine Spritze im Rucksack

Auch Wissenschaftler der University of Queensland (UQ) und der University of New South Wales (UNSW) entwickeln ferngesteuerte Kakerlaken, dort „Paraborgs“ genannt. Eine bis zu 8,7 Zentimeter lange Schabenart aus Nord-Queensland trägt Kameras und Mini-Injektionssysteme und lässt sich per Funk steuern.

Elektroden an den Fühlern und am hinteren Körperende beeinflussen Richtung und Geschwindigkeit. Die Kameras sollen die Lage an einem Katastrophenort erfassen und Verletzte lokalisieren. Für die Medikamentengabe wird eine Spritze durch eine chemische Reaktion ausgelöst: Entstehendes Kohlendioxid bewegt den Kolben und injiziert das Medikament.

In einem UQ- und UNSW-Experiment durchquerte eine Kakerlake drei Kontrollstationen und erreichte anschließend eine künstliche Zielperson. Bei Entfernungen von bis zu 15 Zentimetern lag die Trefferquote bei etwa 95 Prozent. Für den gesamten Ablauf von der Aktivierung bis zur Injektion wurden 72 Prozent erreicht. Geröll, unebener Boden und instabile Trümmer gab es dabei noch nicht: Praxistests in realistischen Umgebungen stehen aus.

Tan Vo-Doan, Bio-Robotik-Experte der UQ, schätzt, dass bei ausreichender Finanzierung erste Einsätze in fünf bis zehn Jahren möglich sein könnten. Auch die Universität Osaka und die indonesische Universität Diponegoro forschen an ferngesteuerten Insekten. Je nach Aufgabe könnten unterschiedliche Arten zum Einsatz kommen – entsprechend ihrer natürlichen Fähigkeiten.

Der Reiz gegenüber klassischen Robotern liegt auf der Hand: Insekten brauchen weniger Energie, lassen sich leichter verkleinern und können von Natur aus klettern sowie Hindernisse überwinden. Miniroboter nach ihrem Vorbild sind mechanisch hingegen schwer herzustellen. Ihre geringe Größe macht Probleme, ebenso die besonderen Eigenschaften von Muskeln im Vergleich zu Motoren und die schwierige Abstimmung zwischen Beinen und wechselndem Untergrund.

Cyborgs umgehen einen Teil dieser komplizierten Roboter-Hardware. Dafür bringen sie ihre eigenen Grenzen mit. Dürr erwartet langfristig eher Fortschritte bei Minirobotern als eine breite Nutzung von Cyborgs; derzeit gebe es noch viele technische Schwierigkeiten.

Ratten mit Tracker, Hunde mit Erfahrung

Die belgisch-tansanische NGO APOPO trainiert seit 2021 Afrikanische Riesenhamsterratten für Rettungseinsätze. Zuvor spürten die Tiere Landminen auf, später erkannten sie Tuberkulose. Nun sollen die sogenannten „Rescue-Rats“ Verschüttete in Katastrophengebieten finden.

Bis zu 45 Zentimeter werden die Ratten lang. Sie gelten als schlank, wendig, intelligent und leicht trainierbar. Nach Angaben der APOPO-Mitarbeiterin Alice Sparks macht ihr Riechkolben etwa 20 Prozent des Gehirns aus. Bei Hunden seien es etwa 0,3 Prozent, bei Menschen etwa 0,01 Prozent.

Die Ratten tragen Rucksäcke mit Trackern sowie Video- und Audioübertragung. Unter 18 und über 32 Grad können sie nicht arbeiten. Andere Gerüche oder laute Geräusche könnten bei echten Einsätzen zusätzlich stören. Für den Ernstfall werden sie bislang nicht eingesetzt, weitere Feldtests sind geplant.

Rettungshunde bleiben den beschriebenen Technologien trotzdem überlegen. Stefan Heinz ist seit 34 Jahren Rettungshundeführer beim Technischen Hilfswerk und war im In- und Ausland im Einsatz. Nach seiner Einschätzung sind Hunde in realen Rettungsszenarien derzeit nicht zu ersetzen. Sie sind praxiserprobt und im Vergleich zu Robotern kostengünstig.

Zuletzt war Heinz nach zwei Erdbeben in Venezuela im Einsatz, bei denen Ende Juni Tausende Menschen starben. Sein zweijähriger Schäferhund absolvierte dort den ersten Auslandseinsatz, für Heinz war es der achte. Die Hunde sind darauf trainiert, ausschließlich den Geruch lebender Menschen aufzunehmen. Das funktioniert laut Heinz zuverlässig, solange die Luft nicht stark durch Gas oder Feinstaub belastet ist.

Zeigt der Hund an, beginnen die Einsatzkräfte mit dem Graben. Dazu kommt etwas, das kein Sensor so leicht ersetzt: Hunde leisten Einsatzkräften emotionalen Beistand, etwa nach erfolglosen Einsätzen oder beim Auffinden von Toten. Heinz sieht dennoch Potenzial für neue Technologien – besonders an verseuchten Einsatzstellen, an denen Roboter und Cyborgs weiter vordringen können als Menschen, Hunde oder Ratten.

Die sinnvollste Lösung könnte deshalb Zusammenarbeit sein. Alice Sparks will keinen Wettbewerb zwischen Ratten, Hunden, Robotern und anderen Geräten, sondern eine möglichst nahtlose Integration in bestehende Rettungsstrukturen.

Vom Insekt bis zur Drohne

Ein weiterer Baustein sind Drohnen, die bereits zur medizinischen Notfallversorgung eingesetzt werden, unter anderem bei Herzstillständen. Nach einem Notruf können sie autonom starten, zum Einsatzort fliegen und einen Defibrillator bringen – häufig, bevor der Rettungswagen eintrifft.

Wird innerhalb der ersten zwei Minuten defibrilliert, kann die Überlebenschance laut dem Artikel von etwa zehn auf bis zu 70 Prozent steigen. Tests zeigten, dass die Drohnen zuverlässig ankamen und den Defibrillator sicher übergaben. Entscheidend bleibt, dass Ersthelfer das Gerät tatsächlich einsetzen und klare Anweisungen der Leitstelle erhalten.

In Deutschland soll Rettungsrobotik künftig stärker als Kette gedacht werden. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt fördert im Rahmen der Hightech Agenda Deutschland „Innovation Hubs für Sicherheit und Verteidigung“. Die Hubs sollen anwendungsnahe Forschungs- und Entwicklungsprojekte schaffen, zivile und militärische Forschung dauerhaft stärker verknüpfen, Synergien nutzen, Sicherheitsszenarien mit ziviler und militärischer Relevanz bearbeiten und Bedarfsträger, Anwender, Sicherheitsanbieter sowie Start-ups einbinden.

Der Innovation Hub „Rettungsrobotik“ bildet dafür ein zivil-militärisches Kooperations- und Erprobungsumfeld. Gemeinsame technologische Lösungen sollen Menschen aus Hochrisikoumgebungen retten, integriert und realitätsnah getestet werden. Im Mittelpunkt stehen Robotik, Sensorik und Künstliche Intelligenz – entlang der gesamten Rettungskette: Suche, Aufklärung und Ortung