Bienen als Vorbild 11.07.2013, 06:59 Uhr

Suche nach Giftfässern und Blackboxes mit Hilfe autonomer Mini-U-Boote

Unbemannte kleine U-Boote sollen künftig im Meer ausschwärmen und nach gefährlichen Abfällen, Black Boxes und Wracks suchen. Dabei vernetzen sich die U-Boote, um die Suche zu koordinieren.

Schwärme von kleinen U-Booten sollen künftig im Meer Suchaufträge übernehmen. Gedacht ist an die Suche nach Wracks und gefährlichen Abfällen.

Schwärme von kleinen U-Booten sollen künftig im Meer Suchaufträge übernehmen. Gedacht ist an die Suche nach Wracks und gefährlichen Abfällen.

Foto: Universität Graz

Bei einem Sturm sind Fässer vom Deck eines Schiffes heruntergerissen worden. Sie enthalten Giftmüll, bilden aber zunächst keine Gefahr, weil sie sorgfältig verschlossen und gesichert sind. Mit der Zeit kann sich das ändern. Deshalb sollen sie geborgen werden. Doch zunächst muss man sie in den Weiten des Ozeans finden. Was heute bemannte U-Boote machen, sollen künftig unbemannte erledigen, und zwar immer gleich eine ganze Schar. Sie sind wendig, mit optischen und berührungsempfindlichen Sensoren ausgestattet und verfügen über verschiedene Kommunikationssysteme.

Ständige Kommunikation ermöglicht intelligente Suche

Ständig „reden“ sie miteinander und beraten, wie sie mit der nächsten Herausforderung fertig werden sollen, etwa der Erkennung eines Gegenstands, der teilweise im Morast versunken ist und nicht mehr eindeutig als Fass zu identifizieren ist. Gemeinsam treffen sie eine Entscheidung.  Dabei kommunizieren die nur handgroßen Roboter über elektrische Potenzialfelder, Schall und Funk. Die Informationen des Schwarmes werden von einer Basisstation an der Wasseroberfläche empfangen, die den Schwarm zudem steuern kann.

Mini-U-Boot für die Suche im Meer.

Mini-U-Boot für die Suche im Meer.

Foto: Universität Graz

Den U-Boot-Schwarm für die Erkundung unter Wasser entwickeln deutsche, italienische, britische und belgische Forscher unter der Leitung von Wissenschaftlern der Universität Graz im Rahmen des  EU-Projekts CoCoRo (Collective Cognitive Robots). Vorbild sind Schwärme von Insekten wie Bienen, die sich untereinander verständigen und sich tanzend über die besten Futterplätze austauschen. Auch das Verhalten von Ameisen, Wespen und anderen Schwarm bildenden Lebewesen fließen in das Steuerprogramm ein.

Schwarm kann sich bei Verlust einzelner Roboter neu organisieren

Die intelligente Software des Schwarmsystems erlaubt es, dass sich der Schwarm stets veränderten Umwelt- und Strömungsbedingungen anpassen kann. Wenn einer oder mehrere CoCoRos ausfallen oder, was sie eigentlich nicht tun sollen, zu weit aus dem Schwarm ausgeschieden sind, arrangieren sich die Übriggebliebenen neu, sodass sie ihre Aufgabe ohne Eingriff der von Menschen bedienten zentralen Steuereinheit in einem Boot erledigen können.

Von dort aus erhält der Schwarm Informationen über Standort und Wetter, wichtig für die Auftauchphase nach getaner Arbeit. Umgekehrt teilt der Schwarm seine Erkenntnisse mit, etwa die Koordinaten eines Giftfasses oder der Blackbox eines abgestürzten Flugzeugs.

Vorerst tummeln sich 20 dieser tauchenden Roboter in einem Grazer Versuchsbecken. Jeder für sich allein könnte die komplexen Aufgaben nicht lösen, weil die integrierte Rechen- und Speicherkapazität nicht ausreicht. Gemeinsam agierend steigt die Intelligenz, so wie sich aus zahlreichen PCs durch kluges Datenmanagement ein Superrechner konfigurieren lässt.

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