Unter Wasser ist die Sicht oft getrübt. Suchaktionen und Forschungsarbeiten werden bislang meist umständlich von bemannten Tauchfahrzeugen oder von manuell gesteuerten Robotern durchgeführt. Könnte diese Arbeit nicht automatisiert werden? Genau dieses Vorhaben versteckt sich hinter dem Projektnamen „CoCoRo“ ("Collective Cognitive Robotics"), an dem Forschungsteams fünf europäischer Universitäten arbeiten. Ihr Ziel: Der weltweit größte autonom agierende Schwarm von Unterwasser-Robotern mit kognitiven Fähigkeiten.
Die Mini-U-Boote kommunizieren untereinander und treffen Entscheidungen.
Die Roboter verfügen über verschiedene „Sinne“. Das Besondere: Die Mini-U-Boote kommunizieren untereinander und treffen eigenständig Entscheidungen. Inspiration hierfür fand das „Artificial Life Lab“ der Universität Graz im Verhalten von Ameisen und Bienen. In Zukunft sollen solche Roboter-Schwärme das maritime Leben erforschen, in Gewässern nach Giftmüll suchen oder bei der Bergung von Gegenständen wie Flugschreibern helfen.
Erstmals vorgestellt wurde „CoCoRo“ im vergangenen Jahr auf der CeBIT. Nach dreieinhalb Jahren Vorbereitungszeit hat die EU, die das Vorhaben finanziert, 2015 das „CoCoRo-Jahr“ ausgerufen. In einer Reihe von Videos zeigen die Forscher der Unis in Graz, Stuttgart, York, Brüssel sowie Sant’Anna in Pisa, welch erstaunliche Fortschritte ihr Schwarm macht.
Der Schwarm besteht zur Hälfte aus zwanzig größeren Robotern, genannt „Jeff“, die ihre Umgebung sensorisch erkunden. „Diese Roboter sind 15 Zentimeter lang, sieben Zentimeter hoch und wiegen nur ein halbes Kilo. Sie sind also wirklich sehr klein, das entspricht genau der Schwarmidee“, erklärt Thomas Schmickl, der Leiter des Projektes. Zwei batteriebetriebene Antriebsschrauben bewegen die Roboter.
Der Schwarm agiert vollkommen autonom, es gibt keine Fernsteuerung.
Hinzu kommen zwanzig kleinere „Lilly“-Roboter. Das besondere: Der Schwarm agiert vollkommen autonom, es gibt keine Fernsteuerung. Die Roboter navigieren also selbstständig. Dazu kommunizieren sie untereinander, unter anderem per Funk und Schall.
So entstehen Schwarmentscheidungen, die unabhängig von der Größe des Schwarms getroffen werden können. Selbst wenn ein Roboter ausfällt, funktioniert die Schwarmintelligenz, ohne dass die Forscher eingreifen müssen.
Zur Kontrolle übertragen die „Lily“-Roboter die Wahrnehmungen, Bewegungen und Entscheidungen des Schwarms dennoch an eine schwimmende Basisstation, die auf der Wasseroberfläche schwimmt und von Menschen ausgewertet werden kann. Laut Aussage der Forscher lassen sich auch mehrere Schwärme nebeneinander einsetzen.
Zunächst testeten die Forscher ihr Vorhaben mit Spielzeug-U-Booten in einem Plastik-Gartenpool.
Zunächst testeten die Forscher ihr Vorhaben mit frei erhältlichen Spielzeug-U-Booten in einem Plastik-Gartenpool im Innenhof des Instituts für Zoologie der Karl-Franzens-Universität Graz. Inzwischen tauchen die modifizierten Roboter auch in offenen Gewässern.
In Japan und Australien experimentieren Forscher bereits mit weitaus größeren Robotern. Allerdings sind ihre Schwärme bisher auf wenige Roboter begrenzt.
Die „Jeffs“ verfügen neben Funk- und Schallsensoren zur Orientierung und Ortung von Gegenständen auch über diverse Umweltsensoren, um etwa Chemikalien oder thermische Veränderungen im Wasser zu messen. Laut Chefentwickler Schmickl könnten erste praktische Anwendungen in fünf Jahren stattfinden, wenn die Roboter bis dahin hochseetauglich sind. Die „Lilys“ können bislang nur einen Meter tief tauchen, in Zukunft wollen die Forscher jedoch bis zu hundert Meter und tiefer tauchen können, und zwar im Meer und in Seen.