Clean Seas: KI-Roboter sollen Nord- und Ostsee von Altmunition befreien
Das Robotics Innovation Center (RIC) am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Bremen will den Meeresboden in Nord- und Ostsee von Kampfmitteln befreien(öffnet im neuen Fenster) . Über 1,6 Millionen Tonnen an Munitionsaltlasten sollen in den nordeuropäischen Gewässern verstreut sein. Sie gelangten während und nach den beiden Weltkriegen dorthin und bedrohen Mensch und Umwelt. Denn die Altlasten rosten vor sich hin, geben Giftstoffe an die Umwelt ab und könnten unkontrolliert detonieren.
Darüber hinaus hat der Kampfmittel-Schrottplatz am Meeresboden auch negative Auswirkungen auf die Wirtschaft. Branchen wie Fischerei, Schifffahrt oder Tourismus werden beeinträchtigt. Zudem wird der Bau von Offshore-Installationen oder Seekabelverlegungen durch den gefährlichen Müll behindert.
Zwar könnten Taucher nach und nach die Altmunition bergen, jedoch ist dies nicht nur teuer, sondern auch gefährlich. Abhilfe sollen zukünftig Roboter schaffen. Dadurch könnte die Gefahr, einen Taucher zu verletzten, minimiert werden. Außerdem könnte dadurch die Effizienz der Kampfmittelentsorgung gesteigert werden. Mit dem Projekt Clean Seas soll die präzise Navigation im Nahbereich kritischer Objekte vorangetrieben werden.
Hochmodernes Unterwasserfahrzeug zur Kampfmittelräumung
Das am DFKI entwickelte autonome Unterwasserfahrzeug (AUV) Cuttlefish dient den Forschern als robotische Testplattform. Der Roboter wurde mit zwei tiefseetauglichen Greifsystemen ausgestattet. Diese sollen die flexible Handhabung von Objekten unter Wasser gewährleisten. Mittels der auf künstlicher Intelligenz basierenden Steuerung kann der Roboter seinen Auftrieb sowie seinen Schwerpunkt während eines Tauchgangs verändern.
Der AUV ist mit etlichen Sensoren wie Kameras, Sonaren, Laserscanner und Magnetometer ausgestattet. Mit ihnen soll er sich einem Objekt annähern, ohne mit ihm zu kollidieren. Jedoch ist die Sicht unter Wasser nicht immer gut, deswegen können seine eigentlich hochauflösenden Kameras manchmal nur eine geringe Auflösung garantieren. Da dies die Navigation erschwert, wurden dem Roboter akustische und optische Sensordaten mithilfe wahrscheinlichkeitsbasierter Sensorfusion beigefügt.
Herausfordernde Navigation und Bewegungsabläufe unter Wasser
Schlechte Bedingungen unter Wasser verschlechtern die Fähigkeiten zur Objekterfassung. Dafür hat die Forschungsgruppe generative KI-Algorithmen programmiert. Die KI kann aus niedrig aufgelösten Sonardaten kameraähnliche Bilder erzeugen. Auf diese Weise ist eine umfassende Rekonstruktion des Zielobjekts in 3D möglich. Dank der KI kann das Roboterfahrzeug lernen, wie es auf bestimmte Bedingungen durch seine Umgebung reagiert und seine Bewegungsabläufe immer weiter verbessern.
Das Forschungsteam hat zudem eine Software entwickelt, mit der die Kollision der Arme mit ihren Zielobjekten vermindert werden soll. Die Armbewegungen werden dabei in Echtzeit koordiniert. Manchmal müssen die robotischen Greifer auch energischer nach den Munitionsresten greifen, weswegen ein feinfühliger taktiler Kraftsensor verbaut wurde.
Unterschiedlichste Objekte können geborgen werden. Manchmal müssen dafür Hebewerkzeuge zum Anbringen an vorhandene Ösen verwendet werden, dann dienen Netze zum Einfangen oder ein Gurt muss um die Munition gelegt und festgezogen werden.
Erst muss die Technik noch erprobt werden
Vom 1. Januar 2023 bis zum 31. Dezember 2025 wird das Projekt Clean Seas durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund einer Million Euro gefördert. Die Technologie wird zunächst in einem acht Meter tiefen und 3.400 Kubikmeter fassenden Salzwasserbecken in der maritimen Explorationshalle in Bremen erprobt.
Bis die Systeme in der Lage sein werden, eine solch anspruchsvolle Aufgabe eigenständig zu bewältigen, wird allerdings noch einige Zeit vergehen. In Zukunft könnte die Technik auch beim Ausbau von erneuerbaren Energien oder der nachhaltigen Nutzung maritimer Ressourcen helfen.