Künstliche Schwarmintelligenz unter Wasser: Jacobs-Forscher entwickeln neues Robotersystem

Neu ist dabei ihre Fähigkeit, wie ein Metasystem zu agieren, das sich flexibel an Umwelt und Aufgaben anpasst. Größte Herausforderung des Projektes ist es, während der Mission Sensorinformationen auszutauschen und die mobilen Komponenten koordiniert zusammenarbeiten zu lassen. Die Jacobs University ist an dem Projekt mit 1.24 Mio. Euro beteiligt.

„Das MORPH Projekt gibt uns einige interessante Möglichkeiten unsere neuen Verfahren mit Daten von führenden internationalen Instituten der Tiefseeforschung zu testen; wir arbeiten in dem Projekt unter anderem auch mit dem Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer (Ifremer) in Frankreich und dem Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) in den USA zusammen,“ erklärt Andreas Birk, Professor of Electrical Engineering and Computer Science und Leiter der Robotics Group an der Jacobs University.

Birk entwickelt mit seinem Team Methoden für automatisierte 3D-Wahrnehmung und das Erstellen detaillierter 3D-Karten in sogenannten unstrukturierten Umgebungen, wie zum Beispiel in eingestürzten Gebäuden, in dem nach Überlebenden gesucht wird, oder auch in einem natürlichen Umfeld ohne geometrische Strukturen. Hierzu gehören auch Unterwasserareale. Sie stellen insofern eine besondere Herausforderung für 3D-Kartierung dar, als unter Wasser hauptsächlich Schall zum Abtasten der Umgebung verwendet wird. In diesem Medium ist die Informationsübertragung durch Schall mit starkem Datenrauschen und geringer Informationsdichte verbunden. Darüber hinaus ist es für Einsatzteams über Wasser oft schwierig, die Unterwasserroboter während der Mission und nach Missionsende zuverlässig zu lokalisieren, was häufig zum Verlust der teuren Hochleistungstechnologie führt.

Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, setzen die von der Jacobs Robotics Group entwickelten neuen Verfahren die Sensordaten der einzelnen Komponenten des Roboterschwarms in einen räumlichen Bezug zueinander. So können sie die Einzelkarten präzise zu einer 3D-Karte zusammenführen. Durch diese Kopplung der Daten entstehen hochaufgelöste 3D-Karten mit sehr guter Informationsdichte, was unter anderem auch die Ortung und Rückholung der Roboter erleichtert. Ein weiterer Vorteil der neuen Unterwasserroboter ist, dass man mit den einzelnen Modulen sehr flexibel arbeiten kann und sie sich auch an schwierige Gegebenheiten anpassen.

Anwendungsgebiete sind unter anderem der Deich- und Hafenschutz. Zur Prävention von Anschlägen in Hafenanlagen etwa ist es bisher ausgesprochen schwierig, das Hafenbecken direkt unter Wasser ausreichend zu kontrollieren. Zudem können die Unterwasserroboter auch in der Erdölförderung eine Rolle spielen und bei Unfällen wie der Explosion der Ölplattform Deepwater Horizon eine wichtige Informationsquelle sein, die zu einer schnelleren und effektiveren Problemlösung führt. Für die Meeresforschung sind die intelligenten Roboter ebenfalls interessant, etwa bei der nicht-invasiven Erkundung von empfindlichen Lebensräumen wie beispielsweise Kaltwasser-Korallenriffe.

Das MORPH-Projekt startete im Februar 2012 und läuft bis Januar 2016. Die Forscher der Jacobs University bauen auf ihre Ergebnisse des von ihnen koordinierten EU-Projektes „Cooperative Cognitive Control for Autonomous Underwater Vehicles“ (Co3-AUVs) auf.

Fragen zum MORPH-Projekt für die Jacobs University beantwortet:

Andreas Birk | Professor of Electrical Engineering & Computer Science
Email: a.birk@jacobs-university.de | Tel.: +49 421 200-3113
http://bit.ly/Hb5rjI