Revolutionierung der Ozeane: Fortschritte in der Meeresrobotik für Verteidigung, Forschung und Industrie
Die Robotik widmet sich dem Entwurf und der Konstruktion von programmierbaren, mechanischen Robotern. Ihre Aufgabe ist es, menschliche Handlungen zu replizieren. Die Entwicklung solcher Roboter für den Einsatz im Meer ist entscheidend für Verteidigung, wissenschaftliche Forschung und industrielle Anwendungen, einschliesslich Überwachung, Umweltmonitoring und Minenabwehr und vieles mehr.
Schiffe benötigen regelmässige Wartung und viele Ressourcen, von der Instandhaltung von Treibstoff und Öl bis hin zur regelmässigen Reinigung. Eine grosse Anzahl von Teilen und Geräten muss gewartet oder ausgetauscht werden, um das Schiff in gutem Zustand zu halten. Oftmals sind all diese Aufgaben gefährlich und stellen eine Herausforderung dar, wenn sie von Menschen ausgeführt werden. Zu diesem Zweck sind Roboter in der Lage, solche Aufgaben zu übernehmen. Zum Beispiel befestigt sich HullBUG, ein Unterwasser-Rumpfreinigungsroboter, am Boden des Bootes zur Oberflächenreinigung. Ein anderer Roboter, der SAFFIR-Feuerwehrroboter, ist ein autonomer, humanoider Roboter, der in der Lage ist, Brände an Bord zu erkennen und zu löschen, wobei er Seite an Seite mit Menschen arbeitet.
Recon Robotics hat einen kleinen, hantelförmigen Roboter entwickelt, der in der Lage ist, das Hauptdeck eines Bootes zur diskreten Inspektion zu durchdringen. Diese Entwicklungen werden derzeit von der US Navy eingesetzt. Kameras am Roboter ermöglichen es den Bedienern, in Echtzeit zu sehen, was passiert, auch nachts, mit Hilfe von Infrarotsensoren.
Marine Autonome Robotersysteme
Autonome Unterwasserfahrzeuge– Kurz, AUVs, sind Roboterfahrzeuge, die für Unterwasser-Erkundungsmissionen wie die Kartierung von versunkenen Wracks, die Kartierung des Meeresbodens und die Charakterisierung von Meerwasser eingesetzt werden können. Sie führen Vermessungen ohne Eingreifen des Bedieners durch, sind programmierbar und kehren zu einem vorprogrammierten Ort zurück, wo Daten heruntergeladen und verarbeitet werden können.
Autonome Oberflächenfahrzeuge– Kurz, ASVs, sind Roboterfahrzeuge, die auf der Meeresoberfläche sitzen und ozeanografische Daten sammeln. Sie haben eine grössere Nutzlast- und Batteriekapazität als Gleiter. Sie tragen GPS- und Iridium-Module mit sich, über die Kommunikation und Steuerung erfolgen. Sie sind nützlich für die Erfassung von fotografischen Überwachungs- und Wetterinformationen. Sie gelten als die zukünftigen Datenerfasser, bei denen ASV Daten von Unterwasserfahrzeugen sammelt und über Iridium weiterleitet.
Ferngesteuertes Fahrzeug– Kurz, ROVs, sind angebundene Unterwasserroboter, die unbemannt sind und über eine Gruppe von Kabeln, die elektrische Energie, Video- und Datensignale zwischen dem Fahrzeug und dem Bediener übertragen, mit dem Schiff verbunden sind.
ISIS ist der tiefste Tauch-ROV Grossbritanniens. Er sammelt Proben, bohrt Sedimentkerne und nimmt hochauflösende Videos auf, wodurch komplizierte Vermessungen in Tiefen möglich werden, die von menschlichen Tauchern nicht erreicht werden können.
Gleiter– Ein Typ von Unterwasserfahrzeug, das zur Messung ozeanografischer Parameter wie Temperatur, Chlorophyllgehalt und Salzgehalt verwendet wird und diese dann an das Ufer zurücksendet. Er verwendet eine interne Pumpe, um seinen Auftrieb zu verändern, wodurch er sich im Wasser auf und ab bewegen kann. Sie sind 2 Meter lang, wiegen etwa 65 kg und bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von fast 0,5 km pro Stunde. Sie sind energieeffizient und können bei kleinen Einsätzen mit herkömmlichen Alkali-Batterien betrieben werden. Sie müssen nicht vom Deck eines Forschungsschiffs aus eingesetzt werden, was Gleitereinsätze relativ billig macht. Er ist in der Lage, Echtzeitdaten über seinen Sensor zu senden.
Zukünftige Trends
C-Bot-Projekt– Der Klimawandel hat die dringende Notwendigkeit geschaffen, Systeme zu entwickeln, um diese Veränderungen in lokalen Phänomenen zeitnah zu überwachen, zu erkennen und vorherzusagen. Die Überwachung von Korallenriffen gilt als zuverlässiger Indikator für den Klimawandel, da sie empfindlich auf kleine Temperaturänderungen reagieren.
Zu diesem Zweck soll das Coral Bot (C-bot)-Projekt einen Roboter bauen, der Korallenriffe in flachen Gewässern überwacht. Er wird die derzeitige Methode ersetzen, bei der ein Taucher mit Kameraausrüstung zur Vermessung von Korallenriffen eingesetzt wird.
Mesobot-Projekt– Die Entwicklung eines autonomen Unterwasserroboters, Mesobot, wird mit der neuen Fähigkeit gebaut, das einzigartige und reichhaltige Leben in der "Dämmerungszone" einzufangen, die sich von 200 m bis 1000 m Tiefe erstreckt. Sie könnte mehr Fischbiomasse enthalten als alle Fischereien weltweit.
Anfangs wird Mesobot angebunden sein, so dass menschliche Piloten Ziele identifizieren können, und anschliessend, wenn sie tiefer in den Ozean vordringen, wird er ihnen autonom folgen, wobei Stereokameras zum Einsatz kommen.
Fazit
Die Marine Robotik ist in der Lage, bei Aufgaben zu helfen, die mit Gefahren für das menschliche Leben verbunden sind, und Orte zu erkunden, an denen menschliche Eingriffe entweder teuer oder nahezu unmöglich sind. Der wichtigste Wachstumstreiber in diesem Markt ist seine Anwendung in der Verteidigung, der Industrie und der wissenschaftlichen Forschung. Es gibt eine grosse Anzahl von laufenden Projekten in der Meeresrobotik, die bessere Technologien entwickeln, um das unerforschte Gebiet der Ozeane zu erschliessen. Die Projekte zielen darauf ab, industrielle Herausforderungen zu lösen und bessere Werkzeuge für Sicherheit und Wissenschaft bereitzustellen, um die Ozeane zu erforschen und zu studieren.
Die Navigation in unbegrenzten Umgebungen ausserhalb der Reichweite von akustischen Transpondern bleibt eines der wichtigsten Meilensteinprobleme, das es zu lösen gilt.
Autor: Abhishek Saini