Auf dem Campus der Universität Toulon in La Garde vereint die Schule Seatech Ingenieurstudenten und Forscher in den Bereichen Meereswissenschaften und -technologien. Das COSMER-Labor widmet einen Teil seiner Arbeit der Unterwasserrobotik und teilt sein Wissen mit französischen und internationalen Studenten. Unterwasserroboter ‚intelligent‘ zu machen, gehört zu den Herausforderungen der Welt von morgen.
Unterwasserroboter: Zwischen Fantasie und Realität
Roboter sind Gegenstand zahlreicher Fantasien. Diese Maschinen, die der Mensch mehr oder weniger autonom machen könnte, faszinieren uns. Die Unterwasserrobotik bildet da keine Ausnahme. Unterwasserroboter sehen nicht wie ihre humanoiden, terrestrischen Verwandten aus, außer Ocean One, der vom Roboterlabor der Stanford University (USA – Kalifornien) entwickelt wurde. Die meisten ähneln kleinen, kubischen oder stromlinienförmigen Fahrzeugen und sind an einem Kabel angebunden, über das Energie und Informationen fließen. Man darf diese technologischen Schmuckstücke, die manchmal mit Sensoren im Wert von mehreren zehntausend Euro ausgestattet sind, nicht verlieren. „In den 1960er Jahren dachte man, dass ein erdgebundener Roboter auf Rädern sich schnell durch einen Raum bewegen und Türen öffnen und schließen könnte (Anm. d. Red: Der Roboter Shakey und der Standford Cart). Heute sind wir soweit, was bedeutet, dass es 60 Jahre Forschung benötigt hat“, relativiert Claire Dune-Maillard. Sie ist Lehrforscherin am COSMER, dem Labor für Entwurf von mechanischen und robotischen Systemen (Universität Toulon). Zudem arbeitet Claire Dune-Maillard eng mit dem IFREMER (Französisches Institut für Meeresforschung) zusammen.
Die Herausforderungen der Autonomie von Unterwasserrobotern
„Wenn man ein Forschungsthema verfasst, wird man gedrängt, die Fähigkeiten von Robotern zu überschätzen. Das vermittelt den Eindruck, als wären alle Probleme bereits gelöst, obwohl noch viel zu tun ist! In der Unterwasserrobotik sind wir derzeit auf dem Stand, dass ein Roboter ein Hindernis umgehen kann. Aber er ist noch nicht in der Lage zu analysieren, was dieses Hindernis ist, noch darauf zu reagieren oder sein Verhalten zu ändern, wenn es sich um ein Wrack, eine Mine oder einen Taucher handelt … Einen Unterwasserroboter so anzupassen, dass er auf Unerwartetes reagieren kann, wird mich wahrscheinlich bis zum Ende meiner Karriere beschäftigen!“ Andere Robotiker arbeiten in die gleiche Richtung. Mit Uly X, einem Tiefsee-Entdeckungsroboter, versucht das IFREMER, den Robotern die kognitiven Fähigkeiten eines Piloten zu verleihen. Das schottische Labor Ocean System Lab in Edinburgh arbeitet ebenfalls an der Entscheidungsautonomie.
Eine neue Generation von Robotikern ausbilden
Roboter ‚intelligent‘ zu machen, ist eine Herausforderung mit bedeutenden industriellen und strategischen Implikationen. Dieses experimentelle Feld wird zu einem großen Teil von der Ölindustrie und von Verteidigungsministerien, sowohl in Frankreich als auch im Ausland, finanziert. Unterwasserroboter sind bereits in der Lage, deutlich tiefer als Taucher zu gehen und Daten an die Oberfläche zu bringen.
In Zukunft werden sie sehr nützlich sein, um die Welt der Tiefsee besser zu verstehen. Private Unternehmen und Industriegruppen, darunter die Naval Group in Frankreich, investieren zunehmend in die Weiterentwicklung der Unterwasserrobotik. Vom Post-Abitur bis zur Dissertation besteht ein Bedarf an Technikern und Ingenieuren.
Die Universität Toulon hat 2015 das COSMER-Labor gegründet, um diesem Bedarf gerecht zu werden. Die Lehrerforscher haben die doppelte Aufgabe, die neue Generation von Robotikern auszubilden und die Verbesserung der Geräte fortzusetzen, indem sie auf konkrete Fragen ihrer Partnerunternehmen eingehen. Vincent Hugel, Forscher für Robotik und eingebettete Informatik, leitet das COSMER.
Der Master MIR: Eine einzigartige Ausbildung
„Der Master MIR ist die einzige Ausbildung in Unterwasserrobotik und künstlicher Intelligenz. Die Universität Toulon begrüßt jedes Jahr für ein Jahr 25 bis 30 Studenten mit einem Bac + 3-Abschluss. Dann absolvieren sie ihr zweites Masterjahr in Spanien, Norwegen oder Portugal und erhalten so einen Doppeldiplom.” Die jungen Leute setzen ihre Kenntnisse während Praktika in Unternehmen um, wie bei DEESS, einem Startup, das an der Kartierung des Meeresbodens arbeitet.
Die Bewegung und Orientierung der Roboter verbessern
Für Vincent Hugel bringt der Roboter Sicherheit und erweitert die Handlungsmöglichkeiten der Menschen. Er erfasst immer präzisere Bilder, ohne dass Sättigung oder Toxizität von Gasen ein Problem darstellen. Teleoperierte Geräte dringen an unerwartete Orte für die Überwachung und Inspektion von untergetauchten Strukturen vor.
Ein Thema der Forschung des COSMER ist die Verbesserung der Flüssigkeit und Zuverlässigkeit der Bewegungen von Robotern mit Hilfe von ballastierten Kabeln. Eine wissenschaftliche Publikation von Mai 2023 beschreibt die Schätzung der Form des Schwerlastkabels zur Lokalisierung von angeleinten Unterwasserrobotern und vergleicht einen visuellen Ansatz mit einem neuen inertialen Ansatz. Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Verbesserung der Kabeldurchhangschätzung (Juliette Drupt, Claire Dune, Andrew I. Comport und Vincent Hugel).
Die Orientierung ist eine weitere Herausforderung. Cédric Anthierens arbeitet daran, die Leistungen eines unterwasser Gleiter-Roboters zu verbessern, in Zusammenarbeit mit der Firma Alseamar, um seine Bahnverläufe entsprechend den Meeresströmungen zu planen.
Seasam: Ein Begleiter für Taucher
Claire-Dune Maillard hat mit Notilo Plus (DELAIR Marine) an der Verbesserung der Fähigkeiten ihres Roboters Seasam gearbeitet, der professionellen Version des Roboterkameramanns IBubble. Eine Dissertation untersucht die Erkennung von elf menschlichen Gesten durch den Roboter, die von Tauchern verwendet werden.
Bilal Ghader, Claire Dune, Eric Watelain, und Vincent Hugel haben im Juni 2023 einen wissenschaftlichen Artikel veröffentlicht mit dem Titel Visuelle Erkennung der Tauchergeste anhand eines Skeletts, der künstliche Intelligenz verwendet, um den Körper des Tauchers zu erkennen und seine Gesten zu identifizieren. Schließlich könnte Seasam ein Assistent beim Tauchen werden, der filmt, mit der Oberfläche kommuniziert, Sicherheit bietet, Bereiche beleuchtet, Sedimente ansaugt, Werkzeugen für Archäologen bringt, usw.
Jenseits des Meeres: die Erkundung der Rohrleitungen
Der Canal de Provence hat dem COSMER ein Problem aufgegeben: wie man das Innere der Trinkwasserleitungen erkunden und kartieren kann? Die Herausforderungen sind zahlreich: Signalverlust, mechanischer Kabelzug, das Risiko, dass der Roboter blockiert wird oder dass das Kabel durchtrennt wird.
Die Familie der Unterwasserroboter des COSMER-Labors
- Bobby und die Familie der Blue ROV (Blue Robotics): Ausgestattet mit 8 Antrieben und einer inertialen Messeinheit. https://bluerobotics.com/
- Corally (Subsea Tech): Ausgestattet mit 3 Antrieben, USBL-Sonar und DVL. https://www.subsea-tech.com/fr/
- Seasam (DELAIR Marine): Ausgestattet mit 7 Antrieben, LED-Scheinwerfern, Action-Cam und Hydrofon. https://www.delairmarine.com/
Das COSMER-Labor in Zahlen
- Gründung: 2015
- 10 Lehrerforscher (davon 3 Robotiker)
- 12 Doktoranden
- 10 Blue ROV-Roboter
- 1 Roboter Corally
- 1 Roboter Seasam
- Testbecken: 8 m x 2,40 m
- https://cosmer.univ-tln.fr/
Submeeting: Die internationale Woche der Unterwasserroboter
Etwa hundert Robotiker aus Frankreich und dem Ausland trafen sich in Saint-Raphaël zum Submeeting, einer wissenschaftlichen Veranstaltung, die vom COSMER organisiert wurde. Die Ausgabe 2024 konzentrierte sich auf die Robotik im Dienste der Unterwasserarchäologie. Das deutsche Team des Geomar-Instituts an der Christian-Albrecht-Universität zu Kiel führte unter anderem Photogrammetrietests durch.
Das Submeeting widmete auch Momente der Mediation und Pädagogik zum Nutzen eines vielfältigen Publikums mit Animationen für Jugendliche und Konferenzen.
Mehr erfahren: https://submeeting2024.univ-tln.fr/
Die erste Ausgabe des Submeetings fand 2018 in Brest statt. ( https://www.ensta-bretagne.fr/jaulin/submeeting2018.html).
Dieser Artikel, ursprünglich von Alexie Valois für die Printausgabe von PLONGEZ! geschrieben, wurde für das Web angepasst.
Bilder© Alexie Valois und Yann Valton
