Intelligente, KI-basierte Roboterboot-Steuerung für semi-autonomes Gewässermonitoring

Im Januar 2022 gestarteten Projekt „RoboBoatAssist“ entwickeln Forschende der TU Bergakademie Freiberg auf künstlicher Intelligenz basierte Steuerungstechniken für robotische Boote, die eine sichere, kollisionsfreie Navigation auch in schwierigen Einsatzumgebungen mit unkartierten Hindernissen über und unter Wasser ermöglichen.

Bislang erfolgt die Steuerung robotischer Boote mittels manueller Fernsteuerung oder im Autopilot-Modus, wo vorgeplante Routen vom Boot abgefahren werden. „Beide Methoden erfordern Sichtkontakt vom Operator zum Boot und sind auch nur für Freiwasserbereiche geeignet, wo von hinreichender Wassertiefe ausgegangen werden kann. Dies schließt in vielen Fällen den Einsatz in den ökologisch besonders interessanten Uferzonen aus, die oft nicht einsehbar sind und wo zum Beispiel von umgestürzten Bäumen oder Untiefen vorab nicht vorhersehbare Kollisionsgefahren ausgehen“, erklärt Informatik-Professor Bernhard Jung von der TU Bergakademie Freiberg.

Intelligente Assistenzsysteme für die robotisch-unterstütze Befahrung von Binnengewässern

Die Forschungsarbeiten im RoboBoatAssist-Projekt zielen auf die Entwicklung intelligenter, semi-autonomer Steuerungsmethoden, die im Zusammenspiel von Operator und Künstlicher Intelligenz (KI) eine sichere Befahrung von Roboter-Booten auch in schwierigen Befahrungssituationen, wie zum Beispiel im Uferbereich ermöglichen.
Dafür statten die Forschenden einen Schwimmroboter mit umfangreicher Sensorik wie Kameras, LiDAR (Light Detection and Ranging) und Sonar zur 3D-Umgebungserfassung über und unter Wasser aus. Damit kann das Roboter-Boot dem Operator Einblicke in die Verhältnisse vor Ort verschaffen und ihn bei der Entscheidungsfindung zu Navigationszielen oder Routen unterstützen und in kritischen Situationen, wie dem Umschiffen eines unerwarteten Hindernisses, eingreifen. So ist beispielsweise eine sensorgestützte, interaktive Routenplanung möglich, die neben vorab vorhandenem Kartenmaterial auch das aktuell erfasste Umgebungsmodell sowie die Eingaben des Operators berücksichtigt.

Gemeinsam mit dem Schwesterprojekt RoBiMo (Robotergestütztes Binnengewässer Monitoring https://tu-freiberg.de/robimo) werden künftig regelmäßig Messkampagnen auf sächsischen Binnengewässern durchgeführt, die zur Erprobung und Weiterentwicklung der entwickelten Assistenzfunktionalitäten dienen.

Finanzierung aus REACT-EU-Programm fördert Nachwuchsforschende

Das neue Förderprogramm des Sächsischen Staatsministeriums für Wissenschaft, Kultur und Tourismus unterstützt Nachwuchsforschende in Pandemie-Zeiten dabei, beruflich Fuß zu fassen. Ziel ist es, sie in der Wissenschaft zu halten und ihre weitere Qualifizierung für aktuelle Herausforderungen wie Nachhaltigkeit und Digitalisierung in Forschungsprojekten auszubauen (Quelle: Pressemeldung des SMWKT https://www.medienservice.sachsen.de/medien/news/1035005).

„RoboBoatAssist“ ist eines der 14 geförderten Projekte, die im Rahmen der Initiative REACT-EU (Recovery Assistance for Cohesion and the Territories of Europe) zusätzliche Fördermittel aus dem Europäischen Sozialfonds (ESF) erhalten.

Das Freiberger Projekt (Laufzeit: 1. Januar 2022 bis 31. Dezember 2022) bietet vier Nachwuchsforschenden aus den Bereichen Informatik und Mathematik die Möglichkeit, sich innerhalb der Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) mit Anwendungsbezug zur Umweltwissenschaft und Wasserwirtschaft weiter zu qualifizieren. Gleichzeitig liefert das Vorhaben Innovations- und Wachstumsimpulse für den Wiederaufschwung der sächsischen Wirtschaft in der Post-Corona-Phase.

An der mit zirka 316.000 Euro geförderten Freiberger Forschung sind neben vier Nachwuchsforschenden auch vier Professuren aus Informatik und Mathematik (Künstliche Intelligenz und Datenbanken; Virtuelle Realität und Multimedia; Softwaretechnologie und Robotik; Angewandte Diskrete Mathematik) beteiligt.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr.-Ing. Bernhard Jung, Tel.: +49 (3731) 39 38 37, E-Mail: jung@tu-freiberg.de

Weitere Informationen:

https://tu-freiberg.de/robo-boat-assist