Natur als Vorbild für Tauchroboter

Bionik-Forschung Natur als Vorbild für Tauchroboter

Das Unternehmen EvoLogics entwickelt bionische Tauchroboter, bei denen Prinzipien der Natur in technische Lösungen übertragen werden. Mit dem Modell "Poggy" hat die Berliner Firma nun ein Gerät konstruiert das zur Aufsuche von Grundwasseraustritten im Meer eingesetzt werden kann.

Vorbild Natur: Der Tauchroboter "Poggy" wurde im Rahmen des Forschungsvorhabens BONUS SEAMOUNT entwickelt.

Vorbild Natur: Der Tauchroboter "Poggy" wurde im Rahmen des Forschungsvorhabens BONUS SEAMOUNT entwickelt.

Foto: EvoLogics GmbH

Faszination für Meeresfauna

Die sanften Bewegungen großer Meeresbewohner haben den passionierten Taucher Rudolf Bannasch schon immer fasziniert. Rochen, Pinguine, Haie oder Wale: Tiere, die elegant und mühelos durch den Ozean gleiten und dabei weite Strecken zurücklegen können. Aus der Begeisterung für Schönheit und Anmut der Lebewesen wurde bald praktischer Nutzen. Der Biologe Bannasch hat diese effizienten Fortbewegungsmethoden über Jahre studiert und in die Konzeption von Unterwasserfahrzeugen übertragen.

Roboterfisch erinnert an einen Wal

Zu den ersten Produkten seines vor 20 Jahren gegründeten Unternehmens EvoLogics gehörte ein System für drahtlose Unterwasserkommunikation nach dem Vorbild der Delfine. Dem folgte der Nachbau eines Manta-Rochens, der Bannasch und seinem Team internationale Anerkennung einbrachte. Der Roboterfisch, wesentlich kleiner als das Original, verfügt über flügelartige Flossen und eine Neoprenhaut. "Diese Technologie eignet sich hervorragend für die Inspektion von Offshore-Plattformen oder Hafenanlagen", erklärt Bannasch. Wesentliches Merkmal des bionischen Unterwassergleiters ist ein Schlagflügel-Antriebssystem, das der Forscher mittlerweile patentiert hat. Innovativ sind auch Sensoren- und Kamerasysteme, die eine autonome Steuerung in Echtzeit erlauben.  

Diesen erfolgreichen Tauchroboter hat EvoLogics in den vergangenen drei Jahren im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und der EU geförderten Projekts BONUS SEAMOUNT weiterentwickelt. Aus dem Rochen ist ein kleiner, wendiger Wal entstanden. "Poggy" heißt das autonome, rund 1,5 Meter lange,  Unterwasserfahrzeug, welches jetzt mit seitlichen Propellern angetrieben und von einer Doppelflosse gesteuert wird.

Unterstützung bei Wartung von Unterwasserinfrastruktur

"Wir haben das bionische Design weiter optimiert, um die Manövrierfähigkeit und Energieeffizienz zu verbessern", sagt Bannasch. Gleichzeitig wurde die Betriebszeit des Tauchroboters deutlich erhöht. Ziel sei, einen "modularen Systembaukasten" zu schaffen, der für unterschiedliche Anwendungen im Meer zusammengesetzt werden könne, betont der Unternehmer. Mit "Poggy" sind Tauchgänge von bis zu zehn Stunden möglich, wobei das Fahrzeug durch die ausgeklügelte Sensorik völlig unabhängig von menschlicher Kontrolle navigiert, bei Bedarf aber auch über ein Kabel mit dem Mutterschiff verbunden und ferngesteuert werden kann. Auch eine spezielle Docking-Station hat EvoLogics entwickelt – "Poggy" kann daran unter Wasser aufgeladen werden.

Autonomen Tauchrobotern wird nicht nur eine große Zukunft für die Wartung von Unterwasserinfrastruktur vorausgesagt, sondern auch für die Erforschung schwer zugänglicher Meeresgebiete. Die Durchführung autonomer Aufgaben war auch für BONUS SEAMOUNT wichtig, da für die Erkundung unterseeischer Süßwasserquellen große Flächen abgesucht werden müssen.

"Poggy" analysiert Meeresboden und Wassersäule

In Kooperation mit der Christian-Albrechts-Universität Kiel, dem Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), dem polnischen Technologieunternehmen NOA Marine, den Geologischen Diensten Dänemarks und Grönlands sowie Finnlands wurde "Poggy" intensiv in der Ostsee getestet. Der wissenschaftliche Auftrag: die Aufsuche submariner Grundwasseraustritte. Größere Süßwasserquellen hat das Projektteam in der Nähe einer Insel vor Finnland entdeckt. Ebenso kommt es in der Eckernförder Bucht zu Grundwasseraustritten. Wenig erforscht ist bislang, welche Rolle diese Quellen für die Nährstoffbilanz sowie den ökologischen Zustand der Ostsee spielen. Mithilfe der Sensorik kann "Poggy" den Meeresboden und die Wassersäule analysieren.

In anderen Meeresgebieten der Welt wiederum könnten diese unterseeischen Reservoire künftig eine große Bedeutung für die Trinkwasserversorgung erlangen. "Im arabischen Raum, zum Beispiel im Roten Meer, gibt es großflächige Grundwasseraustritte aus dem Meeresboden. Mit einer entsprechenden Technologie könnte dieses Wasser gefördert werden", erklärt Bannasch. Auch weitere Anwendungsgebiete für "Poggy" sind denkbar – etwa bei der Suche nach Munition in der Nord- und Ostsee sowie der Analyse von Gefahren, die von diesen Altlasten ausgehen. Zudem könnten die Tauchroboter für das Monitoring von Tiefsee-Ökosystemen eingesetzt werden, vor allem im Hinblick auf den geplanten Abbau von Manganknollen.

Im transnationalen Forschungs- und Entwicklungsprogramm für den Ostseeraum BONUS werden zwischenstaatliche europäische Forschungsaktivitäten in der Ostsee gebündelt. Die Mitgliedsländer wollen gemeinsam langfristige Prioritäten für die Meeresforschung und Technologieentwicklung im marinen Bereich in Europa festlegen und durch gezielte Maßnahmen gemeinsame Schwerpunkte in der weiteren wissenschaftlich-technischen Entwicklung setzen.