Intelligent abtauchen

In Bremen testen Forscher neuartige Roboter, die etwa bei der Inspektion von Pipelines helfen könnten

Bremen. Roboter können Menschen bei vielen Arbeiten unterstützen: Als Mechaniker in der Autoindustrie etwa, als Operationsassistent im Krankenhaus und womöglich auch als Altenpfleger. Die Maschinen hatten im Unterschied zu Menschen jedoch lange eine große Schwäche: Sie konnten sich nicht an neue Situationen anpassen. Jede Tätigkeit musste von Menschen exakt programmiert werden: der Raum, in dem ein Roboter arbeitet, die Gegenstände, die sich dort befinden, die Aufgaben, die der Roboter erledigen soll, die Wege, die er dafür gehen muss. Ist nur ein Faktor anders als im Programm vorgesehen, wissen viele Roboter nicht mehr weiter.

Ändern möchten das Forscher und Ingenieure, die sich mit künstlicher Intelligenz beschäftigen. Geht es nach ihnen, könnten sich Roboter dank neuer Software künftig besser anpassen und öfter autonom agieren. Ob dies auch unter Wasser und in Tiefen von mehreren Tausend Metern gelingen kann, etwa entlang von Pipelines oder bei der Inspektion von Offshore-Anlagen wie Windparks, wollen Wissenschaftler des Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Bremen erproben. Am Montag eröffneten sie dazu ein 3,4 Millionen Liter fassendes Salzwasserbecken mit besonderer Ausstattung. Auf dem Grund wurde etwa ein Pipelinestück installiert, an dem Roboter entlangfahren können.

Die von der EU und dem Land Bremen mitfinanzierte Anlage schafft den Wissenschaftlern zufolge ideale Forschungsbedingungen. „Testläufe sind von der Witterung unabhängig, kontrollier- und beobachtbar, und vor allem realitätsnah“, sagt Prof. Frank Kirchner, Leiter des DFKI in Bremen und Direktor des Robotics Innovation Center.

Realitätsnah sei es zum Beispiel, alle Experimente in Salzwasser durchzuführen, sagt Marc Ronthaler, stellvertretender Leiter des Robotics Innovation Centers. „Salzwasser hat eine deutlich höhere Leitfähigkeit als Süßwasser. Dringt Süßwasser in die Elektronik eines Roboters ein, ist dies meist kein Problem. Handelt es sich um Salzwasser, steigt das Risiko für Kurzschlüsse. Bei Tests in Süßwasser würden solche Mängel weniger auffallen.“

Welchen Fortschritt autonom arbeitende Unterwasserroboter bringen könnten, erläutert Marc Ronthaler am Beispiel einer Pipeline, durch die Öl oder Gas fließt. Im Wasser ist kein drahtloser Funkverkehr möglich, weil elektromagnetische Wellen von Wasser geschluckt werden. Deshalb müssen herkömmliche Tauchroboter bisher an die Leine genommen werden: Durch armdicke, oft mehr als einen Kilometer lange Kabel, die Strom und Daten übertragen, sind sie mit einem Schiff verbunden. „Solche Kabel bieten eine große Angriffsfläche für die Strömung. Deshalb kann es manchmal schwierig werden, den Roboter zu steuern“, sagt Ronthaler. Ist der Roboter bei der Pipeline angekommen, fährt er – gesteuert von einem Spezialisten an Bord des Schiffes – die Versorgungsleitung entlang und filmt sie. Der Mensch an Bord betrachtet die Liveaufnahme, sucht nach Schäden, korrigiert den Kurs gegebenenfalls, wenn ihm etwas auffällt, fährt vor und zurück. „Das kann viele Stunden dauern“, sagt Ronthaler.

Ein autonom agierender Roboter soll so programmiert werden, dass er die Struktur der Pipeline vom Meeresboden unterscheiden kann und so in der Lage ist, dem Verlauf selbstständig zu folgen, während er die Leitung filmt. Ihm sollte es deshalb auch auffallen, wenn die Pipeline an einer Stelle nicht mehr voll auf dem Boden aufliegt, weil Sand unter ihr weggespült würde. Dann würde sie durch ihr Eigengewicht knicken und könnte womöglich brechen. Bemerkte der Roboter dies, würde er stoppen und den Schaden von verschiedenen Seiten filmen. „Begutachten müsste die Aufnahmen zwar immer noch ein Mensch, aber wir könnten die ganze Prozedur erheblich beschleunigen“, sagt Ronthaler.

Denkbar wären auch Einsätze bei der Suche nach Bodenschätzen wie Mangan oder nach künftigen Energiequellen wie Methan. So könnte ein Roboter etwa Bodenproben nehmen, wenn seine Software entscheidet, dass gefilmte Strukturen am Boden Manganknollen ähneln. Oder: Registrierte er mit chemischen Sensoren im Wasser gelöste Gase, könnte er an dieser Stelle eingehender Daten sammeln. „Aus den Daten lassen sich dann Karten mit Verteilungswerten erstellen, anhand derer Menschen entscheiden können, wo sich eine genauere Suche lohnen könnte“, erläutert Ronthaler.

Jede Komponente eines Tauchroboters wird am DFKI in einer Druckkammer bis 600 Bar (dem Druck in 6000 Metern Tiefe) getestet, um für den Tiefseeeinsatz gerüstet zu sein. Erste Tests auf See sollen 2015 in der Ostsee am künstlichen Riff vor Rostock sowie vor Brasilien an Offshore-Anlagen laufen. Dann wird sich zeigen, ob die Roboter tatsächlich so intelligent sind wie erhofft – und ob sie zu den Ingenieuren zurückkehren. Denn ein Verbindungskabel gibt es dann ja nicht mehr.

An diesem Dienstag können Robotik-Fans die neue Anlage von 10 bis 16.30 Uhr im Bremer Technologiepark (Robert-Hooke-Str. 5) besichtigen.