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Informatik-Studenten bauen intelligentes Mini-U-Boot

12.07.2004


Mit dieser Studienarbeit müssen sie sich nicht verstecken: Stephan Busch und Patrick Dietz von der Uni Würzburg haben ein Mini-U-Boot gebaut. Seine Steuerung ist derart intelligent gemacht, dass die beiden Informatikstudenten jetzt eingeladen wurden, ihr Projekt auf einem internationalen Mechatronik-Kongress in Sydney vorzustellen.


Stephan Busch (links) und Patrick Dietz von der Uni Würzburg mit ihrem gemeinsamen "Kind": Die Informatik-Studenten haben ein Mini-U-Boot gebaut und es mit einer intelligenten Steuerung ausgerüstet. Foto: Robert Emmerich



Patrick Dietz kommt aus Zeil am Main, Stephan Busch aus Lahnstein bei Koblenz. Im ersten Semester lernten sich die beiden an der Uni Würzburg kennen. Ihre gemeinsame Vorliebe fürs Tüfteln und Konstruieren führte schnell dazu, dass sich die zwei Informatiker zusammentaten: In der Freizeit bauten sie ein erstes U-Boot, das jetzt allerdings in ihrer privaten Werkstatt "vor sich hinstaubt", wie Dietz sagt: "Es hat eine zentrale Steuerung, darum gab es bei Ausfällen größere Probleme, und der Verkabelungsaufwand war hoch."

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In das neue U-Boot, das die Studenten als Projektarbeit am Lehrstuhl für Technische Informatik angefertigt haben, sind nun aber alle modernen Raffinessen integriert. Der Clou daran: Jede seiner Komponenten ist selbstständig, die Einzelteile steuern sich gegenseitig. Beispiel: Wenn das "Auge" des Boots, eine Videokamera, zu schlechte Lichtverhältnisse vorfindet, schickt sie ganz von alleine eine Meldung an die Scheinwerfer, die dann mehr Licht geben.

Die Kommunikation zwischen den einzelnen Bestandteilen läuft über eine Art Rückenmark. Dieses "Bus-System" würde ein Laie wohl am ehesten als Kabelsystem beschreiben, das sich durch das gesamte U-Boot zieht. Vorteil: An das Bus-System können jederzeit neue Module angebaut werden.

Wird das Gefährt später einmal in der Tiefsee eingesetzt? Eher nicht. Es ist vorrangig als Spielwiese für Studierende gedacht, die ihm zum Beispiel neue Module hinzufügen und so seine Autonomie weiter vergrößern können. "Unser U-Boot wäre aber mit einer entsprechenden Programmierung durchaus dazu in der Lage, in einem ruhigen Gewässer Objekte zu erkennen oder selbstständig langsam schwimmende Fische zu verfolgen", sagt Dietz.

Mit der Arbeit an dem Unterseeboot begannen die Studenten im Mai 2003, knapp ein Jahr später waren sie fertig. Im Juni demonstrierten sie bei der ersten Würzburger Nacht der Wissenschaft dem Publikum anschaulich die Fähigkeiten des U-Bootes: Sie ließen es in einem großen Wasserbecken tauchen und manövrieren.

Professor Klaus Schilling, Inhaber des Lehrstuhls für Technische Informatik, ermutigte die Studenten schließlich dazu, sich mit ihrer Arbeit für den Kongress in Australien zu bewerben. Dabei handelt es sich laut Schilling um die weltweit wichtigste Tagung für Regelungstechnik in der Mechatronik.

Busch und Dietz reichten eine sechsseitige wissenschaftliche Beschreibung ein - und wurden prompt dazu eingeladen, ihr Projekt vor internationalem Fachpublikum zu präsentieren. Veranstalter der Tagung, die mit rund 300 Teilnehmern vom 6. bis 8. September stattfindet, ist der Fachverband "International Federation of Automatic Control".

"Es ist absolut unüblich, dass Studenten auf solchen Kongressen auftreten, und es bedeutet für die beiden eine echte Auszeichnung", sagt Schilling. Doch es gibt nicht nur Grund zur Freude, denn die Teilnahme an der Tagung ist mit Kosten verbunden. Und weil es gar so ungewöhnlich ist, dass Studenten als Redner zu Kongressen fahren, gibt es offenbar auch keine Geldtöpfe, die für solche Fälle finanzielle Unterstützung vorsehen. Darum sind Busch und Dietz zurzeit auf der Suche nach Sponsoren, um die Reisekosten stemmen zu können.

Wie es nach Sydney weitergeht? "Dann müssen wir so langsam mal an unsere Diplomarbeit denken", sagen die beiden, die jetzt im zehnten Semester sind: Sie liebäugeln damit, ein vierrädriges Kleinfahrzeug für die Geländeerkundung in Sachen Autonomie und Steuerung fit zu machen. Doch ihrem U-Boot wollen sie nicht ganz die kalte Schulter zeigen: "Wenn andere Studenten daran weiterbauen, stehen wir als Betreuer zur Verfügung."

Weitere Informationen: Prof. Dr. Klaus Schilling, T (0931) 888-6647, E-Mail:
schi@informatik.uni-wuerzburg.de

Bus-System verleiht dem Mini-U-Boot "Gesamtintelligenz"

Das U-Boot misst 60 x 40 x 40 Zentimeter und wiegt 13 Kilogramm. Es hält seine Tiefe mit fein regulierbaren Tauchtanks (12 x 60 Milliliter Inhalt), deren Anordnung das Neigen in Fahrtrichtung und seitwärts ermöglicht. Zwei Antriebsmotoren erlauben gleichläufig den Vortrieb, gegenläufig eine Drehung um die eigene Achse. Eine Kamera erfasst die Umgebung, mit ihr kann das U-Boot Objekte erkennen und verfolgen. Das eigens konzipierte interne Kommunikationssystem ("Bus") hat geringe Abmessungen, realisiert durch Mikroprozessoren. Auch jedes Modul des U-Boots verfügt über einen Mikroprozessor, der die geforderten Aufgaben autonom ausführt. Die auf die einzelnen Module verteilte Intelligenz wird mittels der internen Kommunikation zu einer Gesamtintelligenz vereint. Batterien versorgen das Boot mit der benötigten Energie, die Steuerung erfolgt automatisch oder nach Vorgaben des Benutzers am PC.

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.zv.uni-wuerzburg.de

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