Bohrinseln oder Unterwasserkabel warten, Sedimentproben entnehmen – schon jetzt erfüllen Unterwasserroboter in der Erforschung und Nutzung der Tiefsee vielerlei Aufgaben. Jetzt haben Forscher den Robotern zu einem Tastsinn verholfen. So können die Geräte sich in der dunklen Tiefe besser orientieren.
Der Roboter taucht ins Wasser, schwimmt zur Tiefseeleitung und führt die notwendigen Reparaturen durch. Gesteuert wird er von einem Mitarbeiter. Keine einfache Aufgabe: Es ist stockdunkel, eine Lampe auf dem Roboter hilft nur bedingt. Zudem treibt die Strömung den Roboter immer wieder ein wenig ab. Künftig könnte der Roboter seinen Weg jedoch völlig selbstständig finden: Ein Sensor verleiht dem metallischen Gehilfen „Tastsinn“ und hilft ihm, seine Umgebung auch in der Tiefsee autonom zu erfassen.
„Ein Bauteil dieses Tastsinns ist ein Dehnungsmessstreifen“, sagt Marcus Maiwald, Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen. Gemeinsam mit seinen Fraunhofer-Kollegen und den Mitarbeitern des Deutschen Forschungszentrums für künstliche Intelligenz DKFI, Labor Bremen, hat er das Modell eines feinfühligen Unterwasserroboters entwickelt.
„Stößt der Roboter gegen ein Hindernis, verzerrt sich der Dehnungsmessstreifen und der elektrische Widerstand ändert sich. Das Besondere an unserem Messstreifen: Statt ihn aufzukleben, drucken wir ihn auf – so können wir den Sensor auch auf den gewölbten Oberflächen des Roboters anbringen.“
Eine einzelne gedruckte Bahn ist nur wenige zehn Mikrometer breit, also etwa halb so dünn wie ein menschliches Haar. Dadurch lassen sich die Messstreifen dicht nebeneinander aufbringen, der Roboter kann genau feststellen, wo er ein Hindernis berührt. Eine Verkapselung schützt den Sensor vor dem Salzwasser. Um die Messstreifen herzustellen, zerstäuben die Forscher eine Lösung mit Nanopartikeln zu einem Aerosol. Eine Software steuert den Aerosolstrom an die richtige Stelle. Fokussiergas ummantelt den Strahl und sorgt so dafür, dass dieser nicht auffächert.
Die Anwendungen sind zahlreich: Die feinfühligen Unterwasserroboter können Bohrinseln warten oder Sedimentproben einsammeln. Künftig – so hoffen die Forscher – sollte es auch möglich sein, dass der Sensor zwischen der Strömung und einem Hindernis unterscheidet.
(Fraunhofer-Gesellschaft, 06.05.2009 – NPO)
