Schlaues Teamwork unter Wasser

Die Jacobs University Bremen leitet im Rahmen des Cognitive Systems Programms der EU ein Projekt zur Entwicklung von intelligenten, autonomen Tauchrobotern (Autonomous Underwater Vehicles, AUVs), die ohne Verbindungskabel eigenständig komplexe Unterwassermissionen ausführen und darüber hinaus im Team kooperieren können.

An dem Projekt im Gesamtvolumen von 3,34 Mio. Euro, das Anfang Februar 2009 mit dreijähriger Laufzeit startet, beteiligen sich insgesamt drei Forschungseinrichtungen und ein Unternehmen. Projektkoordinator ist Andreas Birk, Professor of Electrical Engineering and Computer Science an der Jacobs University.

Ferngesteuerte Tauchroboter (Remotely Operated Vehicles, ROVs) zur wissenschaftlichen wie wirtschaftlichen Erkundung unter Wasser ersetzen heute weitgehend den Einsatz von menschlichen Tauchern und bemannten Tauchboten: Zu groß sind die Gefahren und Kosten auf der Suche nach neuen Lebensformen und Rohstoffen auf dem Meeresgrund, Umwelt- oder Sicherheitsüberwachungen in Hafengebieten oder auch die Untersuchung von archäologischen Unterwasserfundstellen in Flüssen oder Küstengewässern.

Auf den ROVs montierte Sensoren und Bilderfassungssysteme liefern Daten, die per Kabel an das Mutterschiff weitergeleitet und an Bord ausgewertet werden. Die Einsatzmöglichkeiten von ROVs sind jedoch begrenzt: Ihre Reichweite wird durch das Verbindungskabel bestimmt und in Umgebungen mit komplexen Strukturen besteht darüber hinaus die Gefahr, dass sich das Kabel verfängt. Ein effektiver Einsatz der ROVs ist außerdem immer von der Steuerung durch Menschen abhängig, deren einzige Umgebungsinformation die von dem ROV gelieferten Daten sind. Kabellose autonome Tauchroboter, die sogenannten AUVs, gibt es als Einzelgeräte bereits in der Offshore-Industrie und in einigen Bereichen der militärischen Gefahrenabwehr. Ihre Route muss jedoch vor jedem Tauchgang minutiös vorprogrammiert werden ohne jede Möglichkeiten einer flexiblen Anpassung während der Mission.

Im Rahmen des neuen EU-Projektes, an dem sich neben der Jacobs University auch das Interuniversity Center Integrated Systems for the Marine Environment und die Firma Graal Tech aus Italien sowie das portugiesische Institute for Systems and Robotics beteiligen, sollen nun neue kognitive Systeme entwickelt werden, die aus einzelnen AUVs intelligente kooperative Teams machen und so für hohe Flexibilität und Unabhängigkeit in der automatisierten Unterwassererkundung sorgen. Eine wichtige Voraussetzung hierfür ist die Realisierung von dreidimensionaler Kartografie, die durch das kooperative Zusammenspiel der einzelnen Roboter mit herkömmlichen zweidimensionalen Erfassungssystemen erreicht werden soll. Die weiterentwickelten, mit einem hohen Grad an Künstlicher Intelligenz ausgestatteten Tauchroboter sollen ihre Umwelt jedoch nicht nur erfassen: Schon während des Tauchgangs sollen die Roboterteams das von ihnen gemeinsam erzeugte detaillierte 3D-Umgebungsmodell auswerten, um ihre Mission unabhängig von menschlicher Steuerung intelligent und flexibel den Gegebenheiten anzupassen.

Das Forscherteam der Jacobs University um den Informatiker Andreas Birk, das im Rahmen des Projektes rund eine Million Euro erhält, wird sich vor allem auf die Optimierung und das Testen von Kontrolle, Koordinations- und Lernfähigkeit kooperativer AUVs konzentrieren. In komplexen Unterwassertestarenen soll außerdem die dreidimensionale Kartografie und die Teamfähigkeit der Unterwasserfahrzeuge erprobt und optimiert werden. „Unsere AUVs sollen gemeinsam entscheiden können, was die beste Erkundungsstrategie für ein Einsatzgebiet ist, wie auf Hindernisse reagiert werden soll, oder wie interessante Objekte mit der verfügbaren Sensorik am besten vermessen werden“, so Birk über die Fähigkeiten der intelligenten Roboterteams. Um die Tests so realitätsnah wie möglich zu gestalten, werden Birk und sein Team unter anderem mit beratenden Experten der Hafensicherheit sowie Biologen und Archäologen zusammenarbeiten. „Unsere „schlauen Unterwasserteams“ eignen sich für wissenschaftliche Missionen, sind aber auch geradezu ideal für den Einsatz in der Gefahrenabwehr und in der Off-shore-Industrie, so dass wir damit rechnen, mit unseren Neuentwicklungen diesen wachsenden Markt bestens bedienen zu können.“

Fragen zu der Studie für die Jacobs University beantwortet:
Prof. Dr. Andreas Birk| Professor of Electrical Engineering & Computer Science
(http://www.jacobs-university.de/directory/abirk/index.php)
Tel.: +49 421 200-3113 | E-Mail: a.birk@jacobs-university.de