Vom Meeresboden bis zur Pipeline: Unterwasserfahrzeug geht unbekannten Gewässern auf den Grund

Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) mit rund 1,2 Mio. Euro über drei Jahre geförderte Projekt CUSLAM wurde jetzt erfolgreich abgeschlossen. Erste Industrieaufträge hat das Team um Prof. Dr. Frank Kirchner mit dem neuen System bereits ausgeführt: DFKI-Roboter Dagon inspizierte die Innenwände der Kühlleitungen eines Kohlekraftwerks in Norddeutschland. Weitere Einsatzfelder können künftig Anlagen in der Tiefsee sein.

Das gut ein Meter lange und 75 Kilo schwere AUV (Autonomous Underwater Vehicle) nutzt zwei Methoden, um sich präzise selbst zu lokalisieren und visuelle Landkarten zu erstellen. Eingebaute Sensoren senden Schallsignale aus, über die der Roboter seine Position ähnlich der GPS-Methode bestimmen kann. Ein weiterer Sensor misst die Geschwindigkeit, mit der sich das AUV fortbewegt. Die Analyse dieser beiden Sensoren sorgt für stabile Positionsdaten.

Dreidimensionale Karte der Unterwasserwelt
Mit zwei Kameras im Kopf nimmt Dagon während der Fahrt Bilder der Unterwasserlandschaft auf. Die Software verrechnet sowohl das rechte als auch das linke Kamerabild. „Was das Gehirn für uns erledigt, erledigt dieser Algorithmus für den Roboter: Er schafft aus zwei Bildern ein dreidimensionales Bild“, erklärt Projektleiter Marc Hildebrandt. Pro Sekunde werden fünf Bildpaare geschossen. Jede Aufnahme liefert zwei Mio. Pixel an Information. Selbst kleine Unterschiede in der Bodenstruktur werden erkannt und abgespeichert. So braucht das System keine markanten Punkte wie große Steine, um sich zu orientieren. Anhand seines Abstands und Blickwinkels auf einen bestimmten Punkt errechnet das System seine Position. So ergibt sich eine Landkarte des Einsatzortes, an der sich der Roboter orientieren kann.

Von der Methode der 3D-Kartierung profitiert auch die Natur: Wird das System in Regionen eingesetzt, in denen schallempfindliche Meeressäuger leben, kann diese künftig die Ortung per Schall ersetzen.

Tests erst im Labor, dann in Seen und Häfen
Die Entwicklung von Unterwasser-Robotern ist eine besondere Herausforderung. Denn hier gibt es Einflussfaktoren, die es an Land nicht gibt: Das Farbspektrum verändert sich stetig, ebenso die Trübe des Wassers. Die technische Ausrüstung muss immensem Wasserdruck standhalten. Das DFKI verfügt über ein Unterwasser-Labor mit einem rund 44.000 Liter fassenden Tank, der über Glasfassaden einsehbar ist. Hier testen Forscher künftige Tiefsee-Technologien wie das Vorhaben CUSLAM. Aus den Kinderschuhen herausgewachsen, sind es nun zusammengerechnet 40 Tage, an denen Roboter Dagon und die Algorithmen auch unter realen Bedingungen außerhalb des Labors getestet wurden. „Angefangen haben wir im Schwimmbad der Uni Bremen, dann folgten Tauchgänge im Uni-See, im Kieler Hafen und im künstlichen Riff Nienhagen. Pünktlich zum Projektende setzten wir Dagon dann im Kohlekraftwerk ein“, sagt Hildebrandt. Weitere Firmen haben bereits Interesse bekundet.

Videos finden Sie unter https://robotik.dfki-bremen.de/de/mediathek/neueste-videos/multi-robot-cooperat/. Diese stellen wir Ihnen gerne auf Anfrage zur Verfügung.

Über das DFKI Robotics Innovation Center
Das Robotics Innovation Center zählt zum Bremer Standort des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH. Hier und in der Außenstelle an der Universität Osnabrück entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter Leitung von Prof. Dr. Frank Kirchner mobile Robotersysteme, die an Land, zu Wasser, in der Luft und im Weltraum für komplexe Aufgaben eingesetzt werden. Das erfordert sowohl ein Design nach neuesten Erkenntnissen der Mechatronik als auch eine Programmierung auf Basis komplexer, massiv-paralleler eingebetteter Systemlösungen. Das DFKI mit Sitz in Kaiserslautern, Saarbrücken und Bremen sowie dem Projektbüro in Berlin ist das weltweit größte Forschungszentrum auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz.

Kontakt:
Prof. Dr. Frank Kirchner
Direktor DFKI Robotics Innovation Center
Tel.: +49 421 178 45 4100
frank.kirchner@dfki.de

Dipl.-Inf. Marc Hildebrandt
Projektleiter CUSLAM
Tel.: +49 421 178 45 4127
marc.hildebrandt@dfki.de 

Pressekontakt:
Unternehmenskommunikation Bremen
Tel.: +49 421 178 45 4121
uk-hb@dfki.de