22/06/2022
Door Ad Spijkers
Een nieuwe onderwaterrobot moet de risico's voor gespecialiseerde duikers reduceren.
Tot nu toe worden speciale onderzeeërs gebruikt om op betrouwbare wijze in zee gezonken oorlogsmunitie op te sporen. Voor nauwe, moeilijk bereikbare plaatsen nemen nog steeds speciaal opgeleide duikers deze complexe en gevaarlijke taak op zich. Een Duits onderzoekconsortium maakt gebruik van een onderwaterrobot die even wendbaar en wendbaar is als een rog.
Dankzij nieuw ontwikkelde sensoren in een netwerk in zijn vleugeloppervlakken zal hij in de toekomst meer informatie uit zijn omgeving kunnen verkrijgen. Het kan bijvoorbeeld de omgevingsdruk meten, waardoor metalen voorwerpen op de zeebodem kunnen worden opgespoord, zelfs als deze licht zijn begraven.
Robotrog
High-tech bedrijven voor onderwatercommunicatie en bionische oplossingen zoals EvoLogics in Berlijn ontwikkelen autonome onderwatervoertuigen (AUV's) die geïnspireerd zijn op dieren zoals roggen, visueel en anatomisch aangepast aan de mariene wereld. Met hun spanwijdte aan vinnen kunnen de echte vissen grote gebieden bestrijken, maar dankzij hun beweeglijke wervels kunnen ze ook kleine buigradii realiseren en gemakkelijk door de zee glijden.
Tot dusver zijn robotroggen nog niet intelligent genoeg om duikers te vervangen. Deze speuren bijvoorbeeld vóór de uitbreiding van een offshore-windmolenpark of intercontinentale pijpleidingen urenlang de zeebodem af naar gezonken munitie uit de Eerste en Tweede Wereldoorlog of andere metalen. Een elektrische oplossing in de vorm van een robotrog moet het mogelijk maken gevaarlijke stoffen onder water veilig op te sporen met behulp van een verscheidenheid van sensoren.
Sensorhuid
In het Bionic RoboSkin project krijgen de robotroggen een flexibele bionische sensorhuid waardoor de onderwatervaartuigen autonoom hun weg kunnen vinden in hun omgeving. De sensorhuid bestaat uit een textielcomposiet als drager voor de sensorelementen en voorziet in vochtbestendige elektrische verbindingen voor energievoorziening en communicatie.
Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in Berlijn hebben de taak op zich genomen om de geïntegreerde sensormodules te ontwikkelen. Hiermee kunnen de AUV's aanrakingen detecteren en analyseren en tevens de omgeving kunnen verkennen. Het projectconsortium wordt geleid door EvoLogics.
Het gemeenschappelijke doel is, een nieuwe generatie robots creëren die mensen kunnen ondersteunen met een verscheidenheid aan gedeeltelijk of volledig geautomatiseerde diensten. Maar de nieuwe robots zijn niet alleen bedoeld om de bouw onder water veiliger te maken: Voor een tweede toepassingsscenario brengen de onderzoekers het sensorplatform over op een landrobot, de 'das'.
Techniek
De robots worden voorzien van een textiele, vocht doorlatende en dus drukneutrale huid. De daarin geïntegreerde micro-elektronica maakt functies van tast-, positie, stromings- en bewegingssensoren mogelijk. Deze textielhuid wordt als een sok over de vleugels van de robot getrokken en maakt ze gevoelig in de stijl van zachte robotica.
Fraunhofer IZM is verantwoordelijk voor de hardware. De technici bouwen onderwatersensornodes die de door de robotrog verzamelde gegevens voorbewerken. Deze nodes moeten niet alleen functioneel zijn, maar ook sterk geminiaturiseerd om direct onder de dunne textielhuid te kunnen worden aangebracht en van bekabeling te worden voorzien. Tijdens de werking meten de sensoren variabelen zoals versnelling, druk en vochtdoorlaatbaarheid.
De onderzoekers hebben ook lichtgevende diodes/LED's geïntegreerd in het ontwerp van de printplaat. Door het activeren van de lichten zal de robot onder water met duikers kunnen communiceren en bijvoorbeeld knipperen om aan te geven dat hij op het punt staat om te draaien.
Al deze componenten en sensorpakketten werden geïntegreerd met behulp van een sterk geminiaturiseerde embedded technologie en is beschermd tegen invloeden van buitenaf, zoals koude en vloeistoffen, met een robuuste modulebehuizing.
Vervolg
In de volgende stappen zullen de onderzoekers van Fraunhofer IZM en de projectpartners de robotrog aan de eerste tests onderwerpen. De bevindingen en resultaten van Bionic RoboSkin kunnen in andere projecten worden gebruikt om de maritieme sensortechnologie en andere flexibele en mobiele dienstrobots vooruit te helpen. Dit door drukneutrale en betrouwbare verpakkingsoplossingen te ontwikkelen en ze nog slimmer te maken.
Foto: EvoLogics