Unterwasserroboter
Ein Unterwasserroboter (Abkürzung UWR, englisch underwater robot) ist ein kleiner kabelgesteuerter Roboter für Forschungs-, Such- & Bergungsarbeiten unter Wasser.
Unterwasserroboter gehören im weiteren Sinne zur Familie der unbemannten Unterwasserfahrzeuge oder UUVs (von englisch unmanned underwater vehicles). UUV ist der Überbegriff für alle unbemannten Tauchfahrzeuge und Roboter, die unter Wasser arbeiten. Diese gliedern sich in diese zwei Gruppen:
- ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge oder ROVs (eigentlich ROUVs)
- autonome Unterwasserfahrzeuge oder AUVs
Ein Unterwasserroboter ist zwar wie ein ROV mit Kabelverbindung zur Energie- und Informationsübertragung an die Wasseroberfläche verbunden und wird von dort aus ferngesteuert, ist aber wesentlich einfacher aufgebaut. Im Gegensatz zu den ROVs, die sich eigenständig fortbewegen können und bis in große Tiefen zum Einsatz kommen können, verfügen Unterwasserroboter über keinen eigenen Antrieb zur Fortbewegung und sind daher in diesem Sinne nicht als Unterwasserfahrzeug einzustufen. Unterwasserroboter werden lediglich senkrecht am Kabel in Tiefen bis zu 100 Meter in das Wasser herabgelassen, um dort gezielt Objekte zu erforschen und zu bergen. Diese mit Greifer ausgestatteten Systeme sind durch Akkubetrieb sehr beweglich einzusetzen und selbst gegenüber kleinen ROVs extrem kostengünstig. Ihre Stärke liegt im geringen Eigengewicht, bei verhältnismäßig enormer Hubkraft und sehr flexibler Einsatzmöglichkeit.
Aufbau
Viele Unterwasserroboter sind tragbare Geräte mit einem Gewicht von lediglich 15 bis 20 Kilogramm, die von einer einzelnen Person bedient werden können. Sie bestehen häufig aus einer Unterwassereinheit mit hoch auflösender Videokamera und beweglichem Greifer, diese sind per Kabel mit einer Bedieneinheit und den Akkumulatoren verbunden. Die Bedieneinheit verfügt über einen Monitor und meist auch über ein Digital Video Recorder (DVR) zum Speichern der Videoaufnahmen, sowie Bedienschalter zum steuern der Kamera, der Beleuchtung und des Greifers. Durch ein stromsparendes LC-Display und die LED-Beleuchtung können einige UWR bis zu 8 Stunden lang mit einer Batterieladung betrieben werden.
Teilautonome bionische „Soft Robots“ können dem Druck an der tiefsten Stelle des Ozeans im Marianengraben standhalten. Um die Belastung der elektronischen Bauteile durch den immensen Druck in fast 11.000 Metern Tiefe zu reduzieren, verteilten die chinesischen Ingenieure sie eingebettet in dessen weichen Silikonkörper. Die Unterwasserroboter beinhalten künstliche Muskeln und Flügel aus biegsamen Materialien und könnten für die Erforschung der Tiefsee und Umweltüberwachung eingesetzt werden.[1][2]
Funktion
Grundsätzlich kann mit einem Unterwasserroboter die Unterwasserwelt mittels der zum Teil auch dreh- oder zoombaren Kamera erkundet werden. Mit verschiedenen Greifertypen können auf dem Grund liegende, oder auch tief im Schlamm eingesunkene Objekte bis ein Meter Breite erfasst und aus Tiefen bis zu 100 Meter geborgen werden. Damit ist es möglich, deutlich länger, risikoloser und effektiver unter Wasser tätig zu sein, als es einem Taucher möglich wäre. Gegenüber kleinen ROVs, die lediglich sehr geringe Hubkraft haben, können mit einem Unterwasserroboter Objekte mit einem Gewicht von bis zu 150 Kilogramm gehoben werden. Durch eine an der Rückseite angebrachte Stabilisierungsflosse kann der Unterwasserroboter unter Wasser geschleppt werden und hält auch eine stabile Lage in fließenden Gewässern. Durch die Verwendung eines gitterförmigen Greifkorbes ist es sogar möglich, einen Unterwasserroboter zum Krabbenfangen einzusetzen.
Anwendung
Für Unterwasserroboter bestehen viele Einsatzmöglichkeiten:
- Im Gewässerschutz zur Kontrolle und zum Entfernen von Abfällen.
- Bei Polizei und Rettungsdienst zum Bergen von Beweisstücken und Ertrunkenen.
- In Häfen und auf Booten, um ins Wasser gefallene Gegenstände zu bergen.
- Zur Beseitigung von Hindernissen unter Wasser.
- In für Taucher gefährlichen Bereichen, oder schwer zugänglichen Tiefen.
- Zur Erkundung und Bergung bei der Unterwasserarchäologie und Schatzsuche.
- Bei der Kampfmittelbeseitigung unter Wasser, zum Aufspüren und Bergen von Blindgängern, Munition und ähnlichem.
- In Industrie-Kläranlagen und Kühltürmen sowie in kleinen Schächten.
- Zur Inspektion und Reinigung von Becken in Großaquarien.
- In der Fischerei zum Fangen von Krabben.
- Meeresbodenuntersuchung mit Robotik
Einzelnachweise
- Soft robot dives 10 km under the ocean. In: Physics World. 23. März 2021, abgerufen am 5. Juni 2021.
- Guorui Li, Xiangping Chen et al.: Self-powered soft robot in the Mariana Trench. In: Nature. Band 591, Nr. 7848, März 2021, ISSN 1476-4687, S. 66–71, doi:10.1038/s41586-020-03153-z (englisch, nature.com).