Algemeen
Onderzeeërs met dronetechniek
Op de bodem van de Noord- en Oostzee liggen nog duizenden gestorte vaten en bommen met chemische gassen uit de oorlog, zoals mosterdgas, zyclon B en sarin. Lekkende vaten zouden door intelligent samenwerkende, autonome onderwater robots in korte tijd kunnen worden gevonden en vastgelegd.

De TUHH (Technische Universität Hamburg-Harburg )- student machinebouw Eugen Solowjow kwam tijdens zijn afstudeer project in 2012 in contact met het gebied zwermonderzoek aan de University of California in Berkeley. Na zijn eigen afstuderen aan de UC Berkeley besloot Hackbarth de techniek van autonome vliegende drones over te zetten op onderwatersystemen.

De natuur verbluft ons steeds weer met zeer complex gedrag onder dieren, die in grote groepen leven. Een zwerm vissen organiseert zich met een beperkt aantal regels om zich te beschermen en vijanden te ontvluchten. Vogelzwermen leggen duizenden kilometers af tijdens de vlucht van Afrika naar de nestgebieden in Europa. De mens is gefascineerd door dit gedrag en probeert deze technieken voor eigen doeleinden te kopiëren. Het onderzoek naar de zwermvormen is een focus en doet zijn intrede bij de Technische Universität Hamburg – Harburg (TUHH).

Robotica met onderzeeërs

Solowjow: „De globale trend, die ongeveer 10 jaar geleden werd gestart, houdt zich voornamelijk bezig met autonome robots, vliegende droons en auto’s. Bij de onderwater robotica blijkt maar een geringe ontwikkeling te bestaan. “De behoefte aan deze vorm, vooral in zwermen, staat buiten kijf, want desastreuze gebeurtenissen in de maritieme wereld, zoals lekkage van gevaarlijke stoffen als olie, chemicaliën of radioactieve materialen vereist een snelle reactie.

Solowjow: “Bovendien moet de verdeling van de gevaarlijke stoffen worden afgebeeld in een parallel aan de meting verlopende stromingssimulatie. Met deze vooruitblik kunnen nieuwe robots voor specifieke vaartuigen worden bepaald”. Ook is deze methode van onderwater robotica geschikt voor het meten van stromingen en temperatuursomstandigheden in de oceanografie, net als de ontdekking van de toestand van de zeebodem als voorbereiding op de plaatsing van offshore windturbines.

Zware omstandigheden

De omstandigheden onder water blijken zowel voor de mens als de robot onvriendelijk. Voor de robot zijn dat roest, waterdruk, slecht zicht en slechte communicatie. Sensoren en camerasystemen, die zowel in de lucht als onderwater worden toegepast, vallen hier uit. Ook GPS en radioverbindingen functioneren, zoals bekend, onder water met grote beperkingen. “Een positiebepaling is alleen mogelijk met kostbare akoestische processen om te zorgen dat de robot weet waar hij zit”, aldus de doctorandus en hij vult aan: “In eerste instantie hebben we geen interesse in de ontwikkeling van bepaalde sensoren, die zoiets kunnen meten. We concentreren ons op de robot, die deze sensoren door de ruimte of onder water moet dragen”. Daar voeren ze hun taken uit en analyseren waar de volgende meting moet plaatsvinden. De opdracht is klaar als ze een bepaald stromingsveld hebben opgespoord.

Solowjow: “Tot nu toe is daar in de techniek weinig onderzoek naar gedaan en dus onderwerp geworden van ons basisonderzoek. De vraagstelling luidt: hoe kunnen we robots bouwen, die reageren als een zwerm en daarmee de beschreven taken uitvoeren”. Het wordt wel lastig, om dit gecoördineerde zwermgedrag van vissen en vogels over te zetten op een technisch systeem. De vraag van de onderzoeker betreft het principe, waarop de vissen de informaties in de zwerm verwerken en hier dan op reageren of zichzelf synchroniseren. “Wij proberen dit in ons robotsysteem te verwerken”. Want diep onder water zijn de robots op zichzelf aangewezen.

Een ander thema binnen het instituut  is de ontwikkeling van de hardware. Robots, die zich als bijen of mieren in grote zwermen gedragen en gecoördineerd samenwerken, moeten klein, goedkoop en robuust zijn maar tegelijkertijd ook beschikken over een minimale rekencapaciteit en een aantal sensoren. Momenteel werken Eugen Solowjow en collega Axel Hackbarth aan een 30 cm lang prototype in de eindversie. De onderdelen komen uit de 3-D printer. Verder is de hard- en software binnen het project ‘Open Source’.

“Het doel is de opbouw van een geschikt platform. We willen de prijs ruim onder de € 1.000,- houden. Dan kan iedereen, die interesse heeft, deze kleine robot nabouwen en testen. De uitwisseling van bevindingen binnen deze geïnteresseerde groep, voor een evenwichtig deel bestaande uit wetenschappers, industriëlen (vooral startup’s in Amerika) en hobbyisten, is erg belangrijk voor ons, want voor de beproeving van de robots zijn honderden zwemuren noodzakelijk”.

De prototypes zelf worden momenteel getest in een waterbak op het instituut, later wordt dit het zwembad in Hamburg en uiteindelijk een watertank van de University of Maryland. De samenwerking tussen het TUHH-Institut met de Amerikaanse wetenschapper prof. Derek Paley, die de watertank voor onderzoeksdoeleinden beschikbaar stelt. Deze tank, uitgerust met talrijke onderwater camera’s en meetsystemen is uniek. Zelfs de US afdeling voor ruimtevaart en vluchtwetenschappen NASA test daar apparaten. Als deze etappe met succes is afgerond, moet het systeem ook worden gebruikt in buitenwater, zoals de Elbe, Noord- en Oostzee.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven