Unterwasser-Robotik

Kurzbeschreibung des Projekts

Maritime Technologien werden in Zukunft eine entscheidende wirtschaftliche und wissenschaftliche Rolle spielen, wobei der Tiefsee eine wesentliche Bedeutung zukommt. Mit den allgemein steigenden Rohstoffbeschaffungskosten erhöht sich die Attraktivität von Tiefseelagerstätten. Deren Erschließung erfordern die Erkundung und Vermessung (Exploration), ihr Betrieb benötigt eine regelmäßige Überwachung (Inspektion). Das gleiche gilt für Rohstofftransportleitungen sowie Kabel zur Informations- und Energieübertragung. Die Erforschung von Flora und Fauna sowie der geologischen Strukturen der Ozeane, insbesondere unter dem Einfluss der Klimaveränderungen der Erde, erfordert ebenfalls den Einsatz von tiefseetauglichen autonomen Unterwasserfahrzeugen.

Die notwendigen Technologien für Exploration und insbesondere Inspektion in der Tiefsee sind bisher nicht ausreichend entwickelt und noch zu teuer. Bisher stehen dafür nur wenige hoch spezialisierte, sehr kostspielige Unterwasserfahrzeuge zur Verfügung, obwohl viele Aufgaben automatisch ausführbare Routinetätigkeiten sind. Es fehlen kostengünstige modulare Systeme, die an die zu lösenden Aufgaben adaptiert werden können. Vor allem fehlen effiziente Energiespeicher, hochauflösende Sensoren, effektive Verfahren zur Auswertung der Sensordaten und Führungssysteme für ein breites Aufgabenspektrum zukünftiger Unterwasserfahrzeuge.

Projektziele

Im Fraunhofer-Verbundprojekt TIETeK wird ein AUV (Autonomous Underwater Vehicle, Autonomes Unterwasserfahrzeug) entwickelt, das die Technologien zur Bedienung dieser Märkte demonstriert.

Intelligente Multisensorik und bildgebende Ultraschallsensoren, deren Informationen fusioniert werden, vermitteln dem AUV Inspektions- und Explorationsfähigkeiten. Diese am IOSB (Standort Karlsruhe) entwickelten Technologien werden in o. g. Demonstrator integriert, der als Test- und Akquisitionsplattform genutzt werden soll.
Eine automatische Inspektion und Exploration von Unterwassergebieten setzt die zuverlässige Lokalisierung bzw. Navigation des Unterwasserfahrzeuges voraus. Ähnlich wie bei autonom navigierenden mobilen Landrobotern lässt sich eine robuste Positionsbestimmung (Lokalisierung) des Unterwasserfahrzeuges erreichen, wenn mehrere komplementäre und/oder redundante Sensoren eingesetzt und deren Messdaten fusioniert werden.

Es werden Konzepte und Verfahren zur robusten Lokalisierung und Navigation von Unterwasserfahrzeugen sowie zur Realisierung der geplanten Inspektions- und Explorationsfähigkeiten entwickelt. Im Vordergrund stehen dabei folgende Aufgabenstellungen:

• Erarbeitung geeigneter Lokalisierungsalgorithmen zur robusten Positionsbestimmung von Unterwasserfahrzeugen im Operationsgebiet durch Fusion der Demonstrator-Basissensorik (z.B. Accelerometer, Gyrometer, Kompass, DVL) sowie der bildgebenden Ultraschallsensorik und später weiterer Sensoren,
• Sensordatenauswertung und Sensordatenfusion der Inspektions- und Explorationssensorik zur Umfelderfassung und Kartenerstellung (Mapping) des Unterseegeländes sowie Entwicklung verschiedener Softwaremodule zur automatischen Exploration und Kartenerstellung im Operationsgebiet.