Unterwasserinspektion mit dem Tauchroboter 

Leuchtend gelb, erinnert an eine Flunder und strotzt vor Technik: Das DFKI hat einen autonomen Tauchroboter entwickelt, um die Inspektion von Unterwasseranlagen zu unterstützen. Das Unterwasserfahrzeug FlatFish nimmt Bilder auf und erleichtert dadurch die Wartung von Tiefseekabeln und Offshore-Anlagen.

Ausgangslage // Technik mit Tücken

Unterwasseranlagen sind vielfältig einsetzbar und sie werden immer mehr. So wächst auch die Nachfrage nach wartungsfreundlichen Alternativen. Das Beispiel Tiefseekabel zeigt, wie umständlich die Inspektionen bisher sind:

Tiefseekabel haben einen großen Vorteil – sie können riesige Datenmengen über weite Distanzen transportieren. Der Nachteil: Die Instandhaltung von kilometerlangen, durchs Meer verlegten Kabeln ist enorm aufwändig. Wenn ein Tiefseekabel aufgrund einer Unterwasserströmung reißt oder von einem Meeresbewohner beschädigt wird, entsteht ein hoher Aufwand für Reparaturarbeiten.

Das bisherige Prozedere sieht vor, dass ein Wartungsschiff ausrückt. An der Stelle angekommen, wo der Defekt vermutet wird, werden ein kabelgebundener Tauchroboter und eine Taucherin oder ein Taucher in die Tiefe gelassen. Gemeinsam spüren sie dann die betroffene Stelle auf und erledigen die Reparatur. Je nach Aufwand werden hierfür mitunter mehrere Schiffe, Roboter sowie Taucherinnen und Taucher benötigt. So verschlingt ein einziger Einsatztag schnell mehrere hunderttausend Euro.

Lösung // Autonome Unterwasserinspektion

Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) hat in Kooperation mit dem Brazilian Institute of Robotics (BIR) und Shell einen autonomen Unterwasserroboter mit dem Namen FlatFish entwickelt. FlatFish ist ein knapp 300 Kilogramm schwerer und zwei Meter langer Tauchroboter, welcher auf Grundlage von Algorithmen eigenständig durch die Unterwasserwelt navigiert und dort Wartungsarbeiten übernimmt. Seinen Arbeitsauftrag erhält der FlatFish von einer am Meeresgrund verankerten Docking-Station, welche von den Mitarbeitenden an Land mit Anweisungen gespeist wird. Von dieser Station bezieht der FlatFish auch den Strom für seinen Akku. Wenn sich die Ladung seines Akkus dem Ende neigt, erkennt der FlatFish dies automatisch und steuert seine Docking-Station zum Aufladen an.

Dass der Tauchroboter eigenständig unter Wasser navigieren kann, liegt daran, dass er seine Umgebung automatisch erfasst und sich so eine eigene Karte inklusive etwaiger Hindernisse konstruiert. Dies gelingt ihm durch eine Vielzahl akustischer und visueller Sensoren, so findet der FlatFish selbstständig zum Einsatzgebiet. An der Einsatzstelle angekommen, fertigt der FlatFish eine hochauflösende dreidimensionale Präsentation der beschädigten Stelle an, dieses Material überträgt er wiederum an seine Docking-Station, wo er die Daten für den Techniker an Land hochlädt.

Ergebnis // Volle Flexibilität bei weniger Aufwand

Was ist der konkrete Nutzen von FlatFish? Seine Dienste sparen nicht nur Kosten ein, auch die Flexibilität nimmt deutlich zu: Der Roboter ist 24 Stunden und sieben Tage in der Woche einsetzbar – und dass ohne den oft langwierigen Vorlauf, der beim Chartern eines passenden Schiffes anfällt. Und noch etwas spart Zeit: FlatFish ist nicht kabelgebunden, so bewegt er sich schneller durch die Meereswelt als ein üblicher Unterwasserroboter. Dabei kann er bis zu zehn Kilometer entfernt von der Docking-Station arbeiten. So ist eine Anlage oder ein Tiefseekabel nach einem Ausfall viel schneller wieder funktionstüchtig.

Perspektive // Neue Einsatzmöglichkeiten für die Wissenschaft

Was ist der konkrete Nutzen von FlatFish? Seine Dienste sparen nicht nur Kosten ein, auch die Flexibilität nimmt deutlich zu: FlatFish ist 24 Stunden und sieben Tage in der Woche einsetzbar – und dass ohne den oft langwierigen Vorlauf, der beim Chartern eines passenden Schiffes anfällt. Und noch etwas spart Zeit: FlatFish ist nicht kabelgebunden, so bewegt er sich schneller durch die Meereswelt als ein üblicher Unterwasserroboter. Dabei kann er bis zu zehn Kilometer entfernt von der Docking-Station arbeiten. So ist eine Anlage oder ein Tiefseekabel nach einem Ausfall viel schneller wieder funktionstüchtig.

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DFKI GmbH
Am Bremer Standort betreibt das DFKI das Robotics Innovation Center und die Cyber-Physical-Systems. Die Standortleitung liegt bei Herrn Prof. Dr. Frank Kirchner. zum KI Akteur