U-Boot-Roboter lernen Teamarbeit

U-Boot-Roboter lernen Teamarbeit

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Anonim

nach IKT-Ergebnissen

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Dank der neuen Technologie, die von europäischen Forschern entwickelt wurde, können autonome Unterwasserfahrzeuge als Team zusammenarbeiten. Es erweitert den Anwendungsbereich von U-Booten für autonome Fahrzeuge. Noch besser ist, dass die Technologie nachgerüstet werden kann.

Man könnte vernünftigerweise argumentieren, dass der Meeresboden in erster Linie aus Überraschungen besteht. Überraschung ist die häufigste Entdeckung, wenn Wissenschaftler einen unerforschten Teil des Meeresbodens untersuchen. Und der Ozean ist zu 90 Prozent unerforscht.

Wir wissen mehr über die Oberfläche des Mondes als über die Wassertiefen. Die fortschrittlichste außerirdische Lebensform, der die Menschheit bisher begegnet ist - eine Spezies, die die Chemosynthese, einen völlig neuen Stoffwechselprozess zur Erzeugung von Energie, Zellen und Leben, nutzt -, hat Professor Colleen Cavanaugh vor nur 30 Jahren in einem hydrothermalen Schlot im Ozean gefunden.

Das Studium des tiefen Meeresbodens ist umständlich, teuer und gefährlich. Die meisten Explorationsarbeiten müssen mit einem autonomen unbemannten Fahrzeug (AUV) durchgeführt werden, das ohne Steuerkabel auskommt.

Aber viele AUVs sind spezialisiert, sie können nicht weit alleine fahren und sie können nur ein enges Spektrum an Daten liefern. Darüber hinaus gibt es nur wenige AUVs und die unerforschten Kilometer des Ozeans sind zahlreich.

Unterwasserroboter?

Die Arbeit eines europäischen Projekts kann jedoch die Reichweite und Funktionalität der weltweiten AUV-Flotte erheblich verbessern. Im Rahmen des GREX-Projekts sollten geeignete Netzwerktechnologien und -software entwickelt werden, um Missionen mit heterogenen AUVs als Team zu koordinieren.

Es gibt viele Vorteile. Zunächst können mehrere AUVs einen größeren Bereich in einem Durchgang abbilden und dank einer von GREX entwickelten, sehr cleveren Software eine Art Synchronschwimmen durchführen.

Darüber hinaus profitiert die Formation von der Summe der Messgeräte, wodurch die AUVs potenziell viel vielseitiger sind und in einem Durchgang eine größere Datenvielfalt mit höherer Granularität erzielen können.

Die Ergebnisse von GREX haben das Potenzial, die Reichweite der Unterwasserexploration zu erweitern. Koordinierte AUVs können das Steuersignal von einem zum anderen verketten, sodass sie sich über viele Kilometer ausbreiten und das Steuersignal vom Mutterschiff zu den vernetzten U-Booten leiten können.

„Unterwasserkommunikation zwischen Fahrzeugen ist ein sehr schwieriger Bereich“, erklärt Michael Jarowinsky von MC Marketing Consulting, einem Partner des GREX-Projekts. "Sie haben keine Verbindung, so sind diese Fahrzeuge völlig autonom."

Bisher gab es nur Solo-AUVs.

Harte technische Herausforderungen

Die Koordination mehrerer AUVs erfordert eine ausgefeilte Software. Meerwasser ist ein schwieriges Medium für die Verbindung von U-Boot-Robotern und die Bandbreite ist sehr begrenzt, was sich auf die Qualität und Reichweite des Signals auswirkt - gemessen in Hunderten von Metern.

„Wir haben also nicht mit einzelnen Fahrzeugen gearbeitet, sondern eine‚ GREX'-Box entwickelt, die Kommunikation beinhaltet

.

in die Fahrzeugsteuerung eingebunden. Dies kann einfach zu bestehenden Fahrzeugen hinzugefügt werden, wodurch deren Funktionalität dramatisch erhöht wird “, bemerkt Jarowinsky.

Die Nachfrage nach dieser Art von Funktionalität ist groß und die Anzahl möglicher Anwendungen ist enorm, angefangen bei der Untersuchung hydrothermaler Quellen und ihrer reichen, fremden Ökosysteme bis hin zu neuen Entdeckungen in Biologie, Geologie, Magnetismus und einer Reihe anderer Studien.

„Wir haben uns beim GREX-Projekt auf wissenschaftliche Anwendungen konzentriert. Wir waren an Fischdaten für die Fischereiforschung interessiert, ein sehr wichtiger Bereich. Wir hatten die Kartierung der Meere und auch die Untersuchung von hydrothermalen Quellen zum Ziel “, verrät Jarowinsky.

„Wissenschaftliche Anwendungen sind ein wichtiges Gebiet für die Erforschung von U-Booten und erfordern anpassbare Software, die auf viele verschiedene Aufgaben angewendet werden kann. Es war nützlich, die Technologie zu beweisen. “

Die Raffinesse der GREX-Technologie wird durch die hydrothermale Entlüftungsanwendung deutlich. Methan, das aus dem Abzug entweicht, erzeugt eine Wolke, die sich langsam abbaut, und eine Bildung von U-Booten kann die Konzentrationen verfolgen, um der Wolke zu ihrer Quelle zu folgen.

Dies erfordert, dass sich die AUVs fast wie ein einzelnes, verteiltes Fahrzeug bewegen und dabei die höchsten Methankonzentrationen einhalten. Es ist analog zu dem langsamen und anmutigen Gieren eines Space Shuttles, das an der Internationalen Raumstation andockt.

Jarowinsky weist jedoch darauf hin, dass es viele andere potenzielle kommerzielle Anwendungen gibt, die vom GREX-Projekt nicht untersucht wurden.

Kommerzielle Anwendungen

Die Ölindustrie nutzt ferngesteuerte unbemannte Fahrzeuge, die über Kabel (ROVs) gesteuert werden und ein Versorgungsschiff benötigen, für die Inspektion von Offshore-Pipelines. Die Miete des Versorgungsschiffes kostet täglich Zehntausende Euro. AUVs mit größerer Reichweite, die mit einer GREX-Box ausgestattet sind, könnten enorme Einsparungen bringen. Es gibt viele andere langfristige Anwendungen, wie z. B. den Ozeanabbau.

In der Zwischenzeit hat GREX eine Plattform zur Koordination von AUVs geschaffen. Diese Plattform wurde erfolgreich in einer Reihe von Seewegen getestet. Die Forschungsergebnisse werden in drei Phasen verbreitet und genutzt. Die erste, kurzfristige Phase besteht darin, die Forschungsergebnisse zu veröffentlichen und die U-Boot-Forschungsgemeinschaft zu informieren.

In der zweiten Phase plant SeeByte, einer der Partner des Projekts, die Vermarktung der Steuerungssoftware und der grafischen Benutzeroberfläche für die Verwaltung von AUV-Schulen. In drei oder vier Jahren will der Projektkoordinator ATLAS Elektronik ein komplettes System anbieten, das die GREX-Box, die Software sowie die Installation und Schulung umfasst.

„Die Gemeinschaft der Meeresforscher ist sehr konservativ und sie müssen wissen, dass ein System funktioniert, dass es zuverlässig ist. Es braucht Zeit, um eine solche Technologie vollständig zu beweisen “, betont Jörg Kalwa von ATLAS Elektronik.

GREX war ein Forschungsprojekt, aber die Partner werden einen weiteren Vorschlag für ein kommerzielles Projekt entwickeln, um die Ergebnisse von GREX auf kommerzielle Probleme anzuwenden und möglicherweise auch grundlegende technische Einschränkungen der Meeresumwelt wie die Modemtechnologie zu untersuchen.