Intelligente Plattform verbessert Verfügbarkeit, Autonomie und Nützlichkeit unbemannter Unterwasserfahrzeuge
Das EU-finanzierte Projekte SWARMs zielte darauf ab, den Einsatz unbemannter Unterwasserfahrzeuge sowie ferngesteuerter Unterwasserfahrzeuge auszuweiten, und die Gestaltung, Planung und Durchführung von Betriebstätigkeiten auf See und in Küstennähe zu vereinfachen. „Wir möchten den autonomen Betrieb letztlich zu einer sinnvollen Option für neue und bestehende Industrien machen, indem wir die Verfügbarkeit und Nützlichkeit von unbemannten Unterwasserfahrzeugen und ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen erhöhen“, sagt Projektkoordinator José-Fernán Martínez-Ortega. „Dies wird die Betriebskosten senken, die Sicherheit bei Aufgaben erhöhen, die Tauchern zugewiesen wurden und zum Umgang mit aktuellen Faktoren beitragen, die die Erweiterung des Offshore-Sektors gefährden.“ Im Rahmen von SWARMs wurde erfolgreich eine Plattform für eine neue Generation von autonomen Betriebstätigkeiten auf See und unter Wasser demonstriert. Dieser dezentrale, integrierte und koordinierte Satz von Software- und Hardwarekomponenten wurde für die Meeres- und Unterwasserfahrzeuge von heute übernommen und in diese Fahrzeuge integriert. Die Plattform integriert, koordiniert und optimiert im Wesentlichen die Funktionalitäten der verschiedenen Unterwasserfahrzeuge, und tauscht Informationen zwischen diesen Fahrzeugen über ein Kommunikationsnetz aus. Dies geschieht, während unabhängig von der Komplexität eine speziell konfigurierte Unterwasserbetriebstätigkeit durchgeführt wird. Die Plattform ist auf die verschiedenen Elemente verteilt, die an einer Mission teilnehmen. Die integrierte Plattform vereinfacht die Kooperation zwischen vernetzten Unterwasserfahrzeugen sowie unbemannten Oberflächenfahrzeugen für die autonome Echtzeit-Durchführung anspruchsvoller unbemannter Offshore-Aktivitäten im industriellen Bereich. Dies betrifft vor allem Unterwasser-Bausysteme und die Unterstützung bei Instandhaltungsarbeiten. Unterwasserfahrzeuge arbeiten zur Betriebsoptimierung in einem kooperativen Maschennetz Um eine nahtlose Kooperation zu erreichen, entwickelte das SWARMs-Team eine dezentrale, semantisch-kognitive, offene Architektur und Plattform von vernetzten Fahrzeugen. Die Plattform kann die verschiedenen Funktionalitäten der Fahrzeuge als Dienste exportieren, die im Hinblick auf Missionsanforderungen für spezielle neue Dienste gestaltet und konzipiert werden können. Hierdurch können diese Fahrzeuge von verschiedenen Herstellern gemeinsam Funktionalitäten in transparenter Weise nutzen – unabhängig vom physischen Standort und von den industriellen Betriebstätigkeiten, die durchgeführt werden sollen. Die Projektpartner entwickelten eine generische und modulare bordeigene Robotersystem-Architektur, die auf Middleware des Roboter-Betriebssystems basiert. Diese Architektur ermöglicht Roboterfahrzeugen die autonome Durchführung geplanter anspruchsvoller Aufgaben und die Anpassung der Mission im Falle störender Ereignisse. Es wurde ein Kommunikationssystem definiert, implementiert, geprüft und validiert, das ein zuverlässiges, robustes, skalierbares und einfach einsetzbares Kommunikationsnetz bereitstellt, um Unterwasserknotenpunkte mit einer Kontroll- und Leitstation an Land zu vernetzen. Zusätzlich zu verschiedenen Simulatortypen erstellten Teammitglieder auch ein intuitives Eingabegerät, mit dem echte ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge gesteuert werden können. SWARMs war vor allem durch seine Architektur auf Cyber-physische Systeme ausgerichtet. „Es wird cyber-physische Systeme in die Unterwasser- und Offshore-Sektoren bringen, und somit die Omnipräsenz von cyber-physischen Systemen an sich erhöhen“, erklärt Prof. Martínez-Ortega. „Mit seinem innovativen Ansatz wird das Projekt dazu beitragen, manche der wichtigsten Hindernisse in Verbindung mit dem autonomen und industrialisierten Offshore-Betrieb zu beseitigen.“ „Durch Ausweitung des Einsatzes von unbemannten Unterwasserfahrzeugen wird SWARMs Betriebskosten senken und die Sicherheit von Meeres- und Offshore-Missionen sowie professioneller Betreiber erhöhen, was letztlich die Wettbewerbsfähigkeit Europas und die Expansion in den Offshore- und Unterwassersektoren unterstützt“, lautet Prof. Martínez-Ortegas Fazit. „Die generelle Autonomie, Robustheit, Kosteneffektivität und Zuverlässigkeit des Offshore-Betriebs wird verbessert.“
Schlüsselbegriffe
SWARMs, Unterwasserfahrzeuge, unbemannt, ferngesteuert, Offshore-Betrieb, unbemannte Unterwasserfahrzeuge, Oberflächenfahrzeuge
