Robots hoeven niet te ademen en kunnen daarom langer duiken dan een mens. Uitgerust met de noodzake-lijke sensoren kunnen ze inspecties uitvoeren in een haven of doordringen tot op de bodem van de zee om te zoeken naar grondstoffen. Onderzoekers aan diverse Fraunhofer-Instituten ontwikkelen een model, dat zelfstandig routine-opdrachten kan uitvoeren.
Onderwater loopt de mens snel tegen zijn grenzen aan, ook met perslucht of kunstmatige long. Onbemande onderwatervaartuigen die met een kabel aan de besturing in de centrale zijn verbonden daarentegen, kunnen lang en diep duiken. Op afstand bestuurde duikrobots worden al gebruikt voor onderzoek, inspectie en onderhoudswerkzaamheden.
Inmiddels bestaan er AUV’s (Autonomous Underwater Vehicles) die zelf-standig data verzamelen of monsters nemen voordat ze terugkeren naar het uitgangspunt. Voor routinewerk zoals inspecties aan sluisdeuren, stuwmeer-muren of een scheepsromp is deze techniek op dit moment nog te duur, maar dat kan binnenkort veranderen.
Naar een nieuwe generatie
De toepassingsmogelijkheden van deze technieken zijn echter begrensd door de lengte van de kabels en de nauwkeurigheid van de navigator. Onderzoekers werken aan een autonome onderwaterrobot die zich onder water kan oriënteren en zonder menselijk ingrijpen opdrachten kan uit-voeren.
Samen met onderzoekers van vier andere Fraunhofer-instituten werkt een team van het Anwendungszentrum Systemtechnik (AST) van het Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildaus-wertung (IOSB) momenteel aan een generatie autonome onderwater-robots, die kleiner, robuuster en goedkoper zijn dan de nu gangbare modellen.
De nieuwe AUV’s moeten zich in een helder stuwmeer in de bergen even goed kunnen oriënteren als in troebel havenwater. Ook moeten ze geschikt zijn voor werkzaamheden op de bodem van de diepzee of voor de inspectie van de betonnen fundering voor een windmolen op zee.
Technologie
De ingenieurs van het IOSB werken aan de ‘ogen’ voor de onderwater-robots. De optische waarneming is gebaseerd op een speciale belichtings- en analysetechniek, die oriëntatie in troebel water mogelijk maakt. Eerst wordt de afstand tot het object bepaald, dan stuurt de camera een laser-impuls uit, die door het object, bijvoorbeeld een wand, wordt gereflecteerd. Picosecondes voordat het gereflecteerde licht weer binnenkomt wordt de sluiter van de camera geopend en vangen de sensoren de teruggekaatste lichtpulsen op.
Een ander team van het IOSB ontwikkelt het brein van de robot: een besturingsprogramma dat het AUV ook bij stromingen op koers houdt, bijvoorbeeld op een bepaalde afstand tot de wand die moet worden onderzocht.
Uit het Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Forschung (IBMT) komt het siliconen gietwerk voor de afgeschermde ombouw van elek-tronische schakelingen en de ‘oren’ van de nieuwe robot: ultrageluid-sensoren maken de inspectie van voorwerpen mogelijk. In tegenstelling tot de gangbare sonartechniek gebruiken de wetenschappers nu hoogfrequente geluidsgolven die door hindernissen worden gereflecteerd en door de sensor geregistreerd.
De krachtige en lichte lithiumbatterijen zijn ingekapseld in siliconen door het Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie. Hiermee wordt het AUV voorzien van energie. Een speciaal energiemanagement, dat onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Ener-gietechnik (Umsicht) hebben ontwikkeld, bespaart energie en verzorgt in noodgevallen de opslag van data voor het geval de energie opraakt en de robot moet opduiken.
Proefvaarten
Een met ogen, oren, brein, motor en batterijen uitgeruste, twee meter lange torpedo vormig prototype moet zijn eerste proefvaart dit jaar nog maken in een duikbassin. Dat bad is maar 3 m diep, maar dat is voldoende om de belangrijkste functies te kunnen testen. In de herfst van 2011 moet de duikrobot dan voor het eerst vanaf het onderzoekschip Poseidon de zee op: er zijn meerdere duiksessies gepland tot op 6000 m diepte.
