Fischroboter sollen Gewässer überwachen

Algenblüte und andere Umwelteinflüsse bedrohen Gewässer. Für Wissenschaftler ist es jedoch schwierig, die Seen ständig zu überwachen. Sie können mit dem Boot auf einen See hinausfahren, um Proben zu nehmen, erklärt Elena Litchman, Zoologin an der Universität des Bundesstaates Michigan (MSU) in East Lansing. Doch schon wenn der Wind die Algen auf eine Seite des Sees treibt, seien die Ergebnisse verfälscht.

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Abhilfe kommt von Xiaobo Tan, technischer Informatiker an der MSU. Tan hat einen Roboter in Fischform entwickelt, der die Überwachung von Binnengewässern übernehmen soll. Fische eigneten sich sehr gut als Vorbild für Roboter, da sie sehr schnell seien und sehr wendig, erklärt Tan. Sein Ziel sei es, Roboter zu bauen, die über ähnliche Fähigkeiten verfügen.

Künstliche Muskeln bewegen Flosse

Der Roboter ist etwa 23 cm lang und ähnlich stromlinienförmig wie ein Fisch. Am hinteren Ende hat er einen Schwanz, dessen Bewegungen den Roboter antreiben. Dieser wird von einem elektroaktiven Polymer in Bewegung versetzt. Wird an das Polymer elektrische Spannung angelegt, verforme sich der Stoff und erzeuge so eine Bewegung, so Tan. Dabei handele es sich nicht nur um ein einfaches Krümmen der künstlichen Flosse. Um die Bewegungen einer Fischflosse effizient nachzubilden, bedürfe es komplexer dreidimensionaler Bewegungen.

Der Fischroboter wird dann mit Sensoren ausgestattet in einem Gewässer ausgesetzt und wird dort rund um die Uhr Daten sammeln. Litchman stellt sich vor, dass nicht nur einzelne Fischroboter, sondern ganze Schwärme in einen Gewässer unterwegs sein werden. Die sollen auch nicht nur die Konzentrationen schädlicher Algen aufspüren, sondern auch andere Werte wie die Wassertemperatur oder den Sauerstoffgehalt überwachen, sagt die Zoologin.

Bessere Gewässerüberwachung

Mit Hilfe der robotischen Fische werde es möglich sein, mehr und hochwertigere Daten zu sammeln als bisher möglich. "Mit den patrouillierenden Fischen bekommen wir Daten mit einer nie da gewesenen zeitlichen und räumlichen Auflösung. Forscher brauchen solche Daten, damit sie sich ein möglichst vollständiges Bild davon machen können, was unter der Oberfläche vor sich geht, wenn der Klimawandel und andere Einflüsse von außen die Frischwassersysteme schädigen."

Im Moment sei das jedoch noch Zukunftsmusik, erklärt Tan. Derzeit können die Fischroboter nur in einem Tank mit ruhigem Wasser schwimmen. Nun gelte es, Mechanismen zu entwickeln, die es den Robotern ermöglichen, auch in bewegtem Wasser zu manövrieren. Außerdem will Tan die Fische mit der Möglichkeit zur Kommunikation untereinander ausstatten, so dass sie als autonomer Schwarm agieren. Bislang kommuniziert der Fisch nur drahtlos mit einer Basisstation. Dazu taucht er in vorher festgelegten Intervallen auf.

Verschiedene Einsatzgebiete

"Dieses Projekt wird ein großer Fortschritt für Biorobotik", sagt Tan. "Es ist sehr praktisch angelegt. Der Fisch wird nicht teuer und kann deshalb in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, etwa Proben in Seen sammeln, Aquakulturen überwachen oder Trinkwassserreservoirs sichern."

Robotiker nehmen sich gern Fische zum Vorbild. Neben Tan experimentieren auch Wissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology und an der Universität im englischen Bath mit fischförmigen Robotern. (wp)