Tauchnachrichten
Kommen zu Korallenriffen: Bluebot-Schwärme
Bild: Forschungsgruppe Selbstorganisierende Systeme.
Wissenschaftler der Harvard University in den USA haben Schwärme von Roboterfischen entwickelt, die ihre Bewegungen ohne jegliche Kontrolle von außen koordinieren können.
Sie hoffen, dass der Durchbruch die Entwicklung von Unterwasser-„Schwärmen“ von Miniaturrobotern ermöglichen wird, die für die Durchführung von Umweltüberwachungsaufgaben ausgerüstet sind, insbesondere in fragilen Umgebungen wie Korallenriffen. Sie sagen auch, dass ihre „Bluebots“ ein besseres Verständnis des Fischschwarmverhaltens ermöglichen.
Fischschwärme verwenden komplexe synchronisierte Verhaltensweisen, um Nahrung zu finden, zu wandern und Raubtieren auszuweichen, sagen das Team, aber sie verlassen sich nicht auf Signale von Anführern oder auf die Kommunikation untereinander. Stattdessen trifft jeder Fisch seine eigenen Entscheidungen, basierend auf dem, was er bei seinen Nachbarn beobachtet.
Die Wissenschaftler wandten dieses Prinzip ihrer Meinung nach zum ersten Mal auf die Robotik an und schufen im Labor von Prof. Radhika Nagpal einen sogenannten „Blueswarm“, der aus einzelnen Bluebots besteht.
„Roboter werden oft in Bereichen eingesetzt, die für Menschen unzugänglich oder gefährlich sind; Bereiche, in denen menschliches Eingreifen möglicherweise nicht einmal möglich ist“, sagt Erstautor der Studie Florian Berlinger von der Harvard John A Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) und dem Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering.
„In solchen Situationen ist es wirklich von Vorteil, einen hochautonomen Roboterschwarm zu haben, der autark ist. Durch die Verwendung impliziter Regeln und visueller 3D-Wahrnehmung konnten wir ein System schaffen, das unter Wasser ein hohes Maß an Autonomie und Flexibilität aufweist, wo Dinge wie GPS und WLAN nicht zugänglich sind.“
Das Koordinationssystem basiert auf blauen LED-Leuchten. Jeder Bluebot trägt zwei Kameras und drei solcher Lichter. Die Kameras erkennen die LEDs von Bluebots in der Nähe und ermitteln mithilfe eines Algorithmus deren Entfernung, Richtung und Kurs.
22 Januar 2021
„Wenn wir wollen, dass sich die Roboter zusammenschließen, berechnet jeder Bluebot die Position jedes seiner Nachbarn und bewegt sich in Richtung der Mitte“, sagte Berlinger. „Wenn wir wollen, dass sich die Roboter zerstreuen, tun die Bluebots das Gegenteil. Wenn wir wollen, dass sie als Schwarm im Kreis schwimmen, werden sie so programmiert, dass sie den Lichtern direkt vor ihnen im Uhrzeigersinn folgen.“
Den Forschern gelang es auch, eine einfache Suchmission zu simulieren.
Mithilfe des Ausbreitungsalgorithmus verteilten sich die Bluebots über einen Tank, bis einer einer roten Ampel nahe genug kam, um ihn zu erkennen. Dadurch begannen seine LEDs zu blinken, was wiederum den Aggregationsalgorithmus in den anderen Bluebots auslöste, sodass sie sich alle um den Signalroboter ansammelten.
