Test gelungen 27.11.2015, 08:02 Uhr

Platz! Sitz! – Unterwasser-Roboter Artu gehorcht auf Handzeichen

Er gehorcht aufs Wort, der neue Tauchroboter der Universität Bremen. Das heißt: Er gehorcht auf jedes Handzeichen. Das ist unter Wasser ein echter Fortschritt: Denn Forscher wollen die Hände frei haben, wenn sie in den Tiefen des Meeres arbeiten.

Der Tauchroboter Artu kann unter Wasser durch Gesten des Tauchers gesteuert machen. Auch die Aufnahme eines Fotos kann man per Handzeichen steuern.

Der Tauchroboter Artu kann unter Wasser durch Gesten des Tauchers gesteuert machen. Auch die Aufnahme eines Fotos kann man per Handzeichen steuern.

Foto: CADDY

Man kennt das aus Hollywood-Filmen wie Titanic von James Cameron aus dem Jahr 1997. Vom Schiff aus wird ein Unterwasser-Roboter gesteuert, um das versunkene Wrack zu erkunden und einen Schatz zu bergen. Auch die Wissenschaft abseits des Kinos nutzt Tauchroboter, um Informationen über die Beschaffenheit des Meeresgrundes zu erhalten. Tauchroboter werden zum Beispiel in Forschungsprojekte der Unterwasserarchäologie eingesetzt.

Direkte Kommunikation unter Wasser ist schwierig

Bei solchen Forschungsprojekten sondieren menschliche Taucher die Topologie, nehmen Proben der Sedimente, erstellen Fotos und dokumentieren die Funde. Die begleitenden Tauchroboter hängen dabei bisher immer an langen Kabeln, die deren Steuerung vom Boot oder auch vom Land aus ermöglichen.

Tauchroboter unter Wasser mit Gesten zu steuern, das ist das Ziel im Forschungsprojekt CADDY, das von der EU mit 3,7 Millionen Euro gefördert wird und noch bis 2017 läuft.

Tauchroboter unter Wasser mit Gesten zu steuern, das ist das Ziel im Forschungsprojekt CADDY, das von der EU mit 3,7 Millionen Euro gefördert wird und noch bis 2017 läuft.

Foto: CADDY

Denn es ist still da unten am Meeresboden. Eine direkte Kommunikation zwischen tauchendem Mensch und tauchender Maschine war unmöglich. Das haben Forscher um Andreas Birk, Professor für Elektrotechnik und Informatik an der Jacobs-Universität in Bremen, im Rahmen eines EU-Projekts mit sechs internationalen Partnern nun geändert.

Autonom tauchender Roboter als Ziel

CADDY nennt sich das Forschungsprojekt, das die EU mit 3,7 Millionen € noch bis 2017 fördert, wobei CADDY für „Cognitive Autonomous Diving Buddy“ steht. Frei übersetzt will CADDY den autonom tauchenden Partner schaffen. Artu heißt der Unterwasser-Roboter, der Gesten seines tauchenden Menschen interpretieren und entsprechend agieren kann.

Artu kommt vom italienischen CADDY-Projektpartner Consiglio Nazionale della Ricerche (CNR) in Rom. Der Taucher kann Artu zum Beispiel signalisieren, dass er ein Foto eines interessanten Objekts anfertigen soll. Er kann im per Gesten befehlen, ihm zu folgen oder mit ihm gemeinsam aufzutauchen. Es sind recht komplexe Gesten-Anweisungen möglich, so kann der Taucher dem Roboter signalisieren, eine Karte von einer bestimmten Fläche anzufertigen.

In Kroatien wurden gerade Unterwassertests erfolgreich durchgeführt. Die Universität Zagreb koordiniert das EU-Forschungsprojekt CADDY zur Entwicklung eines gestengesteuerten Tauchroboters.

In Kroatien wurden gerade Unterwassertests erfolgreich durchgeführt. Die Universität Zagreb koordiniert das EU-Forschungsprojekt CADDY zur Entwicklung eines gestengesteuerten Tauchroboters.

Foto: CADDY

Artu versteht menschliche Gesten

Das Team um Andreas Birk hat den Unterwasser-Roboter mit einer Stereokamera mit eigener Verarbeitungs- und Auswertungseinheit ausgestattet. Damit kann Artu die Zeichensprache des menschlichen Tauchers verstehen und umsetzen. Das ist nicht ganz trivial, denn die Sichtverhältnisse unter Wasser sind oft suboptimal. Das bedeutet für die Software, dass sie auch mit qualitativ minderwertigen und teils sogar fehlerhaften Daten funktionieren muss.

Dazu kommt: Artu muss die Gesten seines Tauchers in Echtzeit verarbeiten und interpretieren können, damit die Mensch-Maschine-Kommunikation auch zuverlässig funktioniert. Dafür muss Artu trotz der für Mensch und Maschine schwierigen Unterwasser-Situation den Taucher mit seinem ganzen Körper und insbesondere seine Hände erfassen und erkennen können.

Der Tauchroboter Artu konzentriert sich auf die Gesten, die der Taucher vor allem durch Handzeichen gibt. 

Der Tauchroboter Artu konzentriert sich auf die Gesten, die der Taucher vor allem durch Handzeichen gibt. 

Foto: CADDY

Damit das zuverlässig funktioniert, haben die Bremer Forscher das 3D-Systems des Roboters mit robusten Low-Level-Softwarekomponenten ausgestattet, die in Echtzeit die Bilder verarbeiten und die relevanten Körperteile des Tauchers erkennen und dann verfolgen.

„Das öffnet neue Wege für die Unterwasser-Robotik“

Spezielle High-Level-Softwarekomponenten konzentrieren sich auf die Anordnung der Finger, Hände und Arme des Tauchers. Daraus erkennt Artu einzelne Zeichen, aber auch längere Sequenzen von Kommandos seines Tauchers. Nun haben Birk und Kollegen Artu erstmals im Feldversuch geprüft. „Die Feldversuche in Biograd waren sehr erfolgreich“, so Andreas Birk, „wir sind sehr stolz, dass unser System zur Erkennung von Taucher-Gesten die ersten Tests unter realen Bedingungen so gut bestanden hat. Das öffnet komplett neue Wege für die Unterwasser-Robotik.“

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