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Schiffsnavigationssysteme für "Roboterkollegen"

Roboter könnten schon bald Menschen bei Einsätzen mit wissenschaftlicher oder kommerzieller Zielstellung in Unterwasserbereichen mit schlechter Sicht, wie am Meeresgrund, begleiten. Ein Team von Wissenschaftlern hat ein System entwickelt, um die Bewegungen eines Tauchers und seiner "Roboterkollegen" zu verfolgen und zu steuern.
Schiffsnavigationssysteme für "Roboterkollegen"
Die Wissenschaftler erarbeiteten ein Aufgabenkonzept für die Entwicklung ihres Systems als Teil des EU-finanzierten Projekts CONMAR. Sie hatten die Idee, eine kleine Gruppe autonomer Fahrzeuge an der Oberfläche zu verwenden, um einen menschlichen Taucher zu überwachen und eine vorgeschriebene Bahn entlang zu führen.

Der Taucher erhält Anweisungen von den Robotern in Form von Lichtmustern von lichtemittierenden Dioden (LEDs), die an ihren Tauchermasken angebracht sind. Die Roboter senden die Anweisungen unter Verwendung eines akustischen Kanals.

Um ihre Aufgabenstellung zu erfüllen, mussten die Forscher ein akustisches System entwickeln, das imstande ist, die Position des Fahrzeugs bezüglich mehrerer Transponder oder eines Schiffs zu schätzen. Dieses muss dann imstande sein, die geschätzte Position des Unterwasserfahrzeugs über ein akustisches Modem an das Fahrzeug zurückzuschicken. Doch nicht nur die Position ist wichtig, sondern es kommt auch auf die dazugehörige Geschwindigkeit und den Kurswinkel an.

Die Forscher verbesserten ein Messmodell, das bei Simulationen von Tauchgängen ein gutes Verhalten zeigte. Das Tool wird ein fester Bestandteil von NetMarSyS, einem Software-Paket für die Simulation kooperierender Navigations- und Steuerungssysteme mehrerer Fahrzeuge.

Höhepunkte von CONMAR waren Erprobungen vor Lissabon, Portugal, mit drei autonomen Robotern an der Oberfläche und einem menschlichen Taucher. Die Roboter navigierten zusammenwirkend, d. h. sie griffen auf gemeinsame Ressourcen zurück, um die Leistungsfähigkeit ihrer einzelnen Navigationssysteme zu steigern. Dieser Ansatz liefert ein robustes System, das imstande ist, mit "akustischen Ausreißern" und zeitweiligen Kommunikationsverlusten zwischen dem Taucher und dem Boot an der Oberfläche umzugehen.

Insgesamt zeigten die Tests, dass der Prototyp des Systems unter realen Bedingungen hervorragend funktionierte und das Potenzial besitzt, aus dem Labor in die echte Welt zu gelangen. Offshore-Industrie, Meeresforscher u. a. können von dem Navigationssystem profitieren, das sie Mensch-Roboter-Kooperationen im Meer näher bringt.

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