Mobiles Dockingsystem für autonome Unterwasserfahrzeuge entwickelt

Der Bereich der Unterwasserrobotik hat in letzter Zeit beeindruckende Fortschritte gemacht. Erst letzten Monat haben Ingenieure demonstriert ein tintenfischähnlicher Roboter zur Unterwassererkundung. Jetzt hat ein anderes Ingenieurteam der Purdue University ein mobiles Dockingsystem für autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs) entwickelt. Diese jüngste Entwicklung kann dazu beitragen, die Unterwassererkundung mit solchen Fahrzeugen zu verbessern. 

Die Forschung wurde in veröffentlicht IEEEmit dem Titel „Kollaborative Missionsplanung für den Langzeitbetrieb unter Berücksichtigung von Energiebeschränkungen" 

Unterwasserroboter sind auch für Such- und Rettungseinsätze und Umweltstudien nützlich. Einer ihrer Nachteile besteht jedoch darin, dass die Roboter zum Aufladen und Hochladen von Daten den gesamten Weg zur Basis zurücklegen müssen. Dies ist nicht möglich, wenn ein AUV tief in unbekannte Gewässer vordringen soll. 

Das Team beschränkte sich nicht nur auf Meeresgewässer, sondern untersuchte auch die Anpassung des Andocksystems für außerirdische Seen auf anderen Planeten. 

Nina Mahmoudian ist außerordentliche Professorin für Maschinenbau.

„Meine Forschung konzentriert sich auf den dauerhaften Betrieb von Robotern in anspruchsvollen Umgebungen“, sagte Mahmoudian.“ Und es gibt keine anspruchsvollere Umgebung als unter Wasser.“

Eine der aktuellen Einschränkungen bei Meeresrobotern besteht darin, dass sie nach dem Eintauchen ins Wasser keine Funksignale mehr senden und empfangen können, z. B. GPS-Daten. Eine Möglichkeit, dies zu umgehen, ist die akustische Kommunikation, die jedoch weitaus weniger zuverlässig und schwieriger ist. Die Schwierigkeit erhöht sich bei Übertragungen mit noch größerer Reichweite, wodurch die Reichweite von Unterwasserrobotern eingeschränkt wird.

"Normalerweise führen diese Roboter eine vorgeplante Route unter Wasser durch", sagte Mahmoudian. „Dann kommen sie an die Oberfläche und senden ein Signal aus, das abgerufen werden soll. Menschen müssen ausgehen, den Roboter abrufen, die Daten abrufen, die Batterie aufladen und sie dann wieder herausschicken. Das ist sehr teuer und begrenzt die Zeit, die diese Roboter für ihre Aufgaben benötigen. “

Mobile Dockingstation

Aus diesem Grund hat Mahmoudian eine mobile Dockingstation entwickelt, die es den Robotern ermöglicht, selbstständig zur Erkundung zurückzukehren. 

„Und was wäre, wenn wir mehrere Docks hätten, die auch mobil und autonom wären“, fuhr Mahmoudian fort. „Die Roboter und die Docks könnten sich miteinander koordinieren, so dass sie ihre Daten aufladen und hochladen und dann wieder hinausfahren könnten, um die Erkundung fortzusetzen, ohne dass ein menschliches Eingreifen erforderlich wäre. Wir haben die Algorithmen entwickelt, um diese Flugbahnen zu maximieren, damit wir diese Roboter optimal nutzen können.“ 

„Entscheidend ist, dass die Dockingstation tragbar ist“, sagte sie. „Es kann an einem stationären Ort eingesetzt werden, es kann aber auch auf autonomen Oberflächenfahrzeugen oder sogar auf anderen autonomen Unterwasserfahrzeugen eingesetzt werden. Und es ist plattformunabhängig konzipiert, sodass es mit jedem AUV verwendet werden kann. Hardware und Software arbeiten Hand in Hand.“

Mahmoudian glaubt, dass sich diese Technologie weit über die Unterwasserwelt hinaus verbreiten könnte. 

"Dieses System kann überall eingesetzt werden", sagte sie. „Roboter an Land, in der Luft oder auf See können unbegrenzt arbeiten. Such- und Rettungsroboter können viel größere Gebiete erkunden. Sie werden in die Arktis gehen und die Auswirkungen des Klimawandels untersuchen. Sie werden sogar ins All gehen. “