Realisierung einer autonomen Unterwasser-Robotik-Plattform  

Kurzfassung

Unser Projekt beschäftigt sich mit der Realisierung einer autonomen Unterwasser-Robotik-Plattform, deren Aufgabe es ist, für den Menschen schwer zugängliche Gewässer wie zum Beispiel unterirdische Höhlen selbstständig zu erforschen und die gewonnenen Informationen über die Umgebung in einer Karte festzuhalten. Diese soll in festgelegten Abständen einer externen Steuereinheit, von der aus das weitere Vorgehen teilweise beeinflußt werden kann, übertragen werden. In einer Simulation können Umgebung und Kartographierung sowie die Positionshestimmunung des Roboters nachgestellt werden, was eine deutliche Einsparung an Tauchgängen ermöglicht.
Der speziell gestaltete Tauchkörper kann per Kabel oder per autonomer Selbststeuerung im dreidimensionalen Raum eines Gewässers bewegt werden. Ein zweimotoriges, stufenlos einstellbares Antriebssystem kombiniert mit einer Tauchmechanik ermöglichen die Fortbewegung. Mit Hilfe eines Drucksensors und eines speziellen Regelkreises kann die Wassertiefe des Roboters automatisch gehalten werden. Aufgaben wie Motorsteuerung, Tiefenregelung und propriozeptive Sensorik werden auf Low-Level- Ebene von Mikrocontrollern und Peripherieelektronik erledig, die über serielle Schnittstellen und einen I2C Bus mit der zentralen Steuereinheit, einem PC/104-CPU-Modul, kommunizieren. Ein in einer durchsichtigen Kunststoffkuppel montiertes CMOS-Kameramodul kann auf Anfrage Bilder der Umgebung unter Wasser liefern.
Leider konnten zum Verfassungszeitpunkt noch keine Ultraschallsensoren implementiert werden, da sie bis dato noch nicht geliefert worden sind. Daher ist bisher auch nur in der Simulation nachvollziehbar, wie die Positionsbestimmung des U-Bootes und die Kartographierung funktionieren. Das Gefährt bietet allerdings insgesamt eine Basis für viele mögliche Erweiterungen, die das Einsatzspektrum vergrößern. Denkbar wären neben der Aufnahme von Wasserproben auch die Wartung von Pipelines oder Seetelefonleitungen.


Andreas Zuber, Jan Karabasz und Michael Tyka für "jugend forscht"



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Regionalwettbewerb "jugend forscht/Schüler experimentieren" Köln, 2001