Rostock: Forscher entwickeln Baukastensystem für Unterwasserfahrzeuge

Gängige „Remote Operated Vehicles“ (ROV) sind meist Spezialanfertigungen, welche auf die traditionellen Aufgabenfelder, vor allem in der Öl- und Gasindustrie, ausgelegt sind. Den ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen fehlt es an Multifunktionalität – das ist die Meinung der Anwender, deren Feedback Basis für das Projekt „MiRo-Base“ war. Neue Aufgabenfelder, die sich durch die steigende Industrialisierung des Ozeans ergeben, erfordern neue Konzepte und Konstruktionsmöglichkeiten. Eine Projektgruppe aus Fraunhofer IGD, FORTecH Software GmbH, SubCtech GmbH, IAV GmbH und Universität Rostock machte sich deshalb daran, ein flexibel aufgebautes System für Unterwasserfahrzeuge zu entwickeln. Neue ROV-Generation: Der modulare Aufbau stellte die Entwicklerinnen und Entwickler vor völlig neue Herausforderungen. Denn der flexible Aufbau des Fahrzeugs erfordert auch flexible Software, damit z. B. neu entwickelte Antriebe überhaupt angesteuert werden können. Die Lösung der Rostocker Softwarefirma FORTecH kann verschiedene Elemente flexibel einbinden, ohne dass die Konfiguration der Ausstattung jedes Mal neu programmiert werden muss. Lesen Sie auch: Wie Wissenschaftler der Uni Rostock die Landwirtschaft revolutionieren Der Lehrstuhl Regelungstechnik der Universität Rostock entwickelte mit der IAV GmbH ein völlig neues Regelungssystem, welches sich automatisch an das zusammengebaute Fahrzeug anpasst. Basis dieses intelligenten Reglers ist ein mathematisches Modell der Fahrzeugbewegung, erarbeitet vom Lehrstuhl für Meerestechnik der Universität Rostock. Das Fraunhofer IGD steuert für die neue ROV-Generation eine intelligente Kamera bei. Sie verbessert in Echtzeit Unterwasseraufnahmen, rechnet Trübung, Farbstich, Unschärfe und Lichtbrechungen heraus und macht so das Bild deutlich klarer. Es wird live an den Operator des Unterwasserfahrzeugs übermittelt und hilft so noch während des Tauchgangs bei der Entscheidung über die nächsten Schritte. Probedurchgang für das neue ROV: Kurz vor Abschluss des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts wurde einer der beiden Prototypen einem finalen Praxistest unterzogen. In Zusammenarbeit mit dem Landesverband für Unterwasserarchäologie MV fand ein Test-Tauchgang in etwa acht Metern Tiefe zu einem Schiffswrack in der Ostsee vor Warnemünde statt. „Wir waren positiv überrascht von der Qualität der Unterwasseraufnahmen. Was die Kamera bei den schlechten Sichtverhältnissen unter Wasser leistet, ist erstaunlich“, sagt Forschungstaucher Martin Siegel. Auch die Entwickler zeigen sich nach der Probefahrt zufrieden: „Die Bedienung des ROV war durch die entwickelten Regelungsalgorithmen sehr einfach und ist so auch für weniger erfahrenes Personal möglich“, erklärt Thilo Müller, Regelungstechniker an der Universität Rostock und ROV-Pilot während des Tauchgangs. Um die neu entwickelten Funktionen und Geräte zu testen, entwarf die Firma Evologics aus Berlin zusätzlich einen zweiten bionischen Prototypen, der wie eine Schildkröte geformt ist und zeigt, welche neuen ROV-Formen der entwickelte Baukasten ermöglicht. Neueste Li-Ion-Batteriegeneration: „Wir kommen häufig an den Punkt, dass wir auf dem Sonar eine Auffälligkeit entdecken, aber dort nicht tauchen können oder nur unter Inkaufnahme gewisser Risiken“, betont Martin Siegel. Das betrifft das Tauchen in großen Tiefen oder an Fundplätzen, wo kein Aufstieg möglich ist oder eine erhebliche Verhakungsgefahr besteht. Lesen Sie auch: Rostocker Wissenschaftler im OZ-Podcast: Warum Menschen an Verschwörungstheorien glauben Doch der Einsatz von Technik bringt auch zeitliche und damit finanzielle Vorteile. Aufwendige Erkundungstauchgänge können durch strikte Regularien der Tauch- und Pausenzeiten nur schrittweise vorgenommen werden. Ein Fahrzeug dagegen kann so lange tauchen, wie der Akku hält. Das neue Mini-ROV etwa verfügt über die neueste Li-Ion-Batteriegeneration. Folgeprojekt: Einsatz von künstlicher Intelligenz? „Wir hoffen, dass wir mit dem Unterwasserfahrzeug in Bereiche vordringen werden, in die wir ohne technische Unterstützung gar nicht kommen“, fasst Martin Siegel seine Erwartungen an den neuen Teamkollegen zusammen. Im Laufe des Jahres wird Evologics die Entwicklungen am Turtle-ROV finalisieren und es anschließend als Produkt auf den Markt bringen. Was die Forschungsarbeit in Rostock angeht, gibt es bereits die nächsten Pläne. „In einem Folgeprojekt wollen wir uns damit befassen, wie ein ROV während eines Tauchgangs mit Hilfe künstlicher Intelligenz eigenhändig die Steuerung übernimmt und beispielsweise ein Wrack selbstständig komplett abtaucht“, erläutert Guntram Flach, Projektleiter am Fraunhofer IGD. Die Vision: ein kognitives ROV. Getestet werden könnte es in dem Unterwasser-Testareal „Digital Ocean Lab“, das vor der Küste Nienhagens eingerichtet werden soll. Das 1987 gegründete Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD ist die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing, der bild- und modellbasierten Informatik. Dort werden Informationen in Bilder und Bilder in Informationen verwandelt. Stichworte sind Mensch-Maschine-Interaktion, Virtual und Augmented Reality, künstliche Intelligenz, interaktive Simulation, Modellbildung sowie 3D-Druck und 3D-Scanning. Rund 180 Forscherinnen und Forscher entwickeln an den drei Standorten Darmstadt, Rostock und Kiel neue technologische Anwendungslösungen und Prototypen für die Industrie 4.0, das digitale Gesundheitswesen und die „Smart City“. Durch die Zusammenarbeit mit den Schwester-Instituten in Graz und Singapur entfalten diese auch internationale Relevanz. Mit einem jährlichen Forschungsvolumen von 21 Millionen Euro unterstützt das Institut durch angewandte Forschung die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Von OZ