DFKI entwickelt Steuerung für Unterwasser-Roboter

Computer vereinfacht Arbeiten in der Tiefsee

Rohstoffe wie Erdöl werden an Land knapp, die Suche verlagert sich ins Meer, vor allem in die Tiefsee. Dort übernehmen Maschinen die Wartung oder Inspektion von Anlagen auf dem Meeresgrund, die bislang umständlich von Hand gesteuert werden. Die Forschungsgruppe Robotik des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Bremen entwickelt derzeit ein System, das die Arbeit mit Unterwasser-Robotern vereinfachen soll.

Der Mensch, der ein ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug (Remotely Operated Vehicle, ROV) vom Schiff aus bedient, muss dem Roboter künftig nur noch das Objekt auf dem Meeresgrund zeigen, das dieser greifen soll. Alles Weitere übernimmt die intelligente Steuerung.

Der CManipulator im Testbecken des DFKI (Quelle: DFKI)

Diese sorgt nicht nur dafür, dass der Greifarm das entsprechende Objekt greift. Sie stabilisiert auch das schwimmende ROV in der Strömung, die das Fahrzeug abdrängt. Außerdem gleicht sie die Bewegungen aus, die durch die Aktivitäten des Greifarms entstehen: Wird etwa bei einem schwimmenden ROV der Manipulator ausgefahren oder hebt er etwas an, neigt sich das ROV nach vorne. Diese Bewegungen gleicht das Fahrzeug mit der von den Forschern des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Bremen entwickelten Software selbst aus.

Diese semi-autonome Kontrolle des Greifarms sei ein großer Fortschritt gegenüber der herkömmlichen Steuerung per Hand, erklärt Michael Seydel von der Forschungsgruppe Robotik. Bei dieser befinden sich Mensch und ROV in verschiedenen Welten: Der Mensch sitzt vor einem Bildschirm auf einem schwankenden Schiff und steuert ein ROV, das mehrere tausend Meter unter ihm in völliger Dunkelheit schwimmt. Die dort herrschenden Strömungen, denen das ROV trotzen muss, sind jedoch ganz andere als die an der Oberfläche. Orientieren kann sich der Bediener nur an Kamerabildern, die das ROV über Kabel aus der Tiefsee an die Oberfläche sendet.

Zu den schwierigen Bedingungen kommt eine nicht besonders intuitive Steuerung für den Unterwasser-Roboter: Der Spezialist nutzt einen Joystick mit mehreren Gelenken, die die Freiheiten des Roboterarmes repräsentieren. Die Bewegungen, die der Mensch mit dem Joystick vollführt, sind jedoch nicht deckungsgleich mit den Bewegungen, die der Roboterarm unter Wasser macht. Schon nach wenigen Bedienschritten sei die Stellung des Joysticks ganz anders als die des Roboterarms. Diese Arbeiten unter Wasser dauern deshalb lange und können nur von Spezialisten von eigens dafür ausgelegten Schiffen aus ausgeführt werden.

Mit der von den Bremern entwickelten Software hingegen führt der Mensch nicht mehr den Arm, erklärt Seydel, sondern er löst nur noch eine Aktion aus, die das semi-autonome ROV ausführt. Allerdings wollen die DFKI-Forscher noch weitergehen und ROVs auch autonom einsetzen, also ohne dass eine Mensch sie überwacht. Visuelle Systeme sollen dann dafür sorgen, dass der Greifer bestimmte Objekte unter Wasser erkennt und aufnimmt. Das Fernziel sind schließlich autonome Systeme, die in der Tiefsee ohne die Überwachung des Menschen agieren, zum Beispiel beim Abbau von Bodenschätzen.

Mit dem Projekt "CManipulator" verfolgt das DFKI nach eigenen Angaben ein weiteres Ziel: Derzeit sind Großbritannien und die USA führend bei der Entwicklung und dem Bau von Unterwassersystemen, die jedoch alle noch manuell gesteuert werden müssen. Mit der Entwicklung einer intelligenten Steuerung soll Deutschland in diesen wachsenden Markt einsteigen. Großer Vorteil ihrer Steuerung sei, so die Bremer, dass sie auf verschiedene Systeme angepasst werden kann.