Wendige Spürnasen: Dieser Roboter-Rochen soll unter Wasser Munition finden

Der Ozean ist ein in wesentlichen Teilen noch nicht ausreichend erforschter Ort. Das liegt unter anderem daran, dass er, je tiefer man kommt, zumindest für Menschen immer lebensfeindlicher wird. Aber nicht jede Gefahr, die in den Tiefen lauert, geht von der Natur aus. In den Weltmeeren lagern große Mengen alter Kriegsmunition, die Mensch und gegebenenfalls auch Tier durchaus gefährlich werden können. Wissenschaftler:innen des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in Berlin haben nun einen Roboter entwickelt, der bei dieser Problematik helfen soll.

Robo-Rochen statt Taucher:innen

Alte Munition auf dem Meeresgrund wird für Menschen vor allem dann zum Problem, wenn es um Bauvorhaben wie etwa Offshore-Windparks oder Tiefsee-Kabel geht. Im Vorfeld solcher Projekte muss der Meeresboden akribisch abgesucht werden, um das Risiko für Mensch und Material zu minimieren. Wenn es sich um offene Flächen handelt, wird diese Aufgabe von speziell ausgestatteten U-Booten übernommen. Schwer erreichbare und enge Gebiete müssen aber auch heute noch von hochspezialisierten Taucher:innen abgesucht werden. Derartige Tauchgänge sind auch ohne Munitionsfunde bereits mit Lebensgefahr verbunden. Findet ein:e Taucher:in entsprechende Sprengkörper, steigt die Gefahr deutlich an.

Aus diesem Grund sollen immer dann, wenn ein U-Boot-Einsatz nicht in Frage kommt, neue Generationen von Robotern die Aufgabe der Taucher:innen übernehmen. Einer dieser Roboter wurde von einem Team des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) entworfen. Die Inspiration für sein Design kam aus der Natur, genauer gesagt von einem Fisch: dem Mantarochen. Entsprechend groß ist die Spannweite des Unterwasser-Roboters. Dank beweglicher Wirbel ist er allerdings auch sehr wendig, was einen Schwachpunkt bisher existierender, vergleichbarer Roboter ausmerzt. Denn diese wurden durch die diversen erforderlichen Messinstrumente sowie ihre Befestigung zu unbeweglich.

Flexible Roboterhaut ist die Lösung

Die Forscher:innen des Fraunhofer IZM haben eine Lösung für diese Problematik vorgestellt. Sie entwickelten im Rahmen eines Projekts namens Bionic RoboSkin eine feuchtedurchlässige und somit druckneutrale Sensorhaut. Diese wird über die die Flügel des Roboter-Rochens gezogen und besteht aus einem flexiblen Textilverbund, in die Sensorelemente sowie elektrische Verbindungen eingenäht werden können.

Die Sensormodule des Roboter-Mantas können eingesetzt werden, um nach Sprengstoffen und Metallteilen zu suchen. Sie dienen aber auch der Orientierung des Roboters, indem sie Berührungen und auch Annäherungen registrieren und den Roboter so in der Analyse seiner Umgebung unterstützen. Außerdem sind in die Roboterhaut LED integriert, die als Positionslichter und sogar als eine Art Blinker fungieren können.

Modularer Aufbau macht den Roboter flexibel

Die Verbindung der in die Haut eingelassenen Sensorelemente mit dem Rumpf des Roboters erfolgt über wasserfeste Kabel. Über diese wird nicht nur die Kommunikation der elektrischen Bauteile realisiert, sondern auch ihre Energieversorgung. Die Miniaturisierung der einzelnen Elemente war dabei eine besondere Herausforderung für die Forscher:innen.

Ein besonderer Clou der Konfiguration: Die einzelnen Sensorelemente sind modular in die Roboterhaut integriert und können schnell und einfach über kleine Schnapphaken ausgewechselt werden. So kann der Roboter problemlos an verschiedene Anwendungsfälle angepasst werden.

Die Roboterhaut ist in ihrer Verwendung auch nicht auf den Einsatz unter Wasser beschränkt. Derzeit arbeitet das Team an einem Szenario, in dem die Haut an einen Bodenroboter, den sogenannten „Dachs“ angepasst wird. Dieser kann dann bei Tunnelarbeiten und anderen Bauarbeiten zum Einsatz kommen und schwer zugängliche Bereiche erkunden.

via Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM