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Roboter-Schwarm im trüben Wasser von Venedig


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Roboter-Schwarm im trüben Wasser von Venedig

Ein Fisch, eine Muschel, eine Seerose: Mit Unterwasser-Robotern in Form dieser drei Lebewesen versuchen Forscher in der Lagune von Venedig, mehr über den Zustand des empfindlichen Ökosystems in der Lagune herauszufinden, um dieses besser zu bewahren. Die Roboter sind so konzipiert, dass sie miteinander kommunizieren können und Daten an die Oberfläche senden können.

Im Schwarm unterwegs

Das Besondere an dem europäischen Forschungsprojekt subCULTron: Die künstlichen Seerosen, Muscheln und Fische sind im Schwarm aktiv. Kein einzelner Roboter soll die Arbeit leisten, sondern der ganze Schwarm, sodass es auch weniger ausmacht, wenn einer mal ausfällt oder falsche Daten liefert. Die Forscher wollten robuste, flexible Roboter, mit denen sie den Schwarm bilden können. Für die Kommunikationssysteme und die dazugehörige Hardware ließen sie sich von der Natur inspirieren. Computerexperte Alexandre Campo von der Freien Universität Brüssel: “Im Labor erforschen wir das Verhalten von Tieren, insbesondere das von Tieren mit Sozialverhalten. Wir beobachten die Organisationsstrukturen, die sich bilden, nicht unbedingt mit Hierarchien, sondern auch durch Tiere, die miteinander kommunizieren. Wir nennen das ‘Selbst-Organisation’. Wir übersetzen diese Verhaltensweisen dann mithilfe mathematischer Gleichungen in Modelle und versuchen, das Wesen dieses Gruppenverhaltens zu erkennen.”



Unter Wasser funktionieren weder WLAN noch GPS-Signale. Deshalb setzen die Wissenschaftler auf Sonartechnologie, auf Schall-Navigation. Und auf andere Tricks aus der Natur, erklärt Projektkoordinator Thomas Schmickl, Biologe an der Universität Graz: “Wir haben eigene Technologien für das Projekt entwickelt. Zum Beispiel haben wir im Muschelroboter einen speziellen Sinn eingebaut, den eigentlich Fische im Laufe der biologischen Evolution entwickelt haben, in Afrika und in Südamerika, den sogenannten elektrischen Sinn, mit dem sie im trüben Wasser sehen können und ihre Umwelt wahrnehmen können. Und auch unsere Roboter bauen hier ein elektrisches Feld auf, mit dem sie sich in den trüben Gewässern von Venedig gegenseitig verständigen können, aber auch Objekte in der Umwelt wahrnehmen und dann darauf reagieren können.”



Stunden- und wochenlang autonom im Einsatz


Die Roboter können so programmiert werden, dass sie über Stunden oder gar Wochen autonom arbeiten. So mussten die Forscher sich etwas für ihre Energiezufuhr einfallen lassen, erklärt Mechatronik-Ingenieur Cesare Stefanini vom Biorobotik-Institut SSSA: “Wenn sie aus dem Wasser hervorkommen, nähern sie sich einem Boot oder einer Ladestation und laden sich drahtlos wieder auf. Auf diese Weise können wir verhindern, dass die Roboter beim Aufladen irgendwelche Klappen oder Mechanismen öffnen müssen, die dann Rost oder Lecks verursachen könnten, in die Wasser eindringt.”



Die Sensoren der Roboter beobachten Flora und Fauna und die Auswirkungen von Industrie und Tourismus auf Venedigs Unterwasserwelt. Nützliche Daten für das Universitäts-Konsortium Corila, das die Forschung an der Lagune koordiniert. Managing Director Pierpaolo Campostrini: “Der Roboter kann zum Beispiel auf dem Meeresboden bleiben. Er wird bei einer Veränderung des Wasserdrucks, wenn ein Boot vorbeifährt, automatisch aktiv und kann dann akkurat die Höhe der Welle messen, die das Boot ausgelöst hat. Das kann nützlich für uns sein, um die Auswirkungen des Bootsverkehrs auf das Unterwasser-Ökosystem zu ermitteln. Dadurch können wir die Lage besser steuern, zum Beispiel durch Geschwindigkeits- und Durchfahrtsbeschränkungen.”

Ziel der Forscher ist, einen Schwarm mit um die 120 autonomen Robotern in der Lagune auszusenden und auf ihre Tauglichkeit zu testen.

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