Undervannsroboter kan overvåke miljøet i havet mye billigere og med mindre risiko ved hjelp av droner og ubemannede fartøyer.
Viten og praksis illustrasjon
– Etter hvert vil vi ikke ha mennesker ute i havet for å gjøre undersøkelser, men ubemannede, helautonome systemer som overvåker og henter data, fordi det er tryggere og billigere, tror prosjektleder Alex Alcocer.

For å hente miljødata i fjerntliggende områder trengs det i dag ofte et stort fartøy med mye mannskap. Det koster svært mye, og kan i seg selv påvirke miljøet.

Undervannsroboter, såkalte miniatyr undervannsglidere (MUG), hjulpet av droner og selvgående overflatefartøyer, kan gjøre dette med langt lavere kostnader, mer miljøvennlig og uten risiko for mennesker.

Havområdene i Europa er under kraftig press på grunn av overutnytting, forurensing og klimaendringer, og uansvarlig og lite bærekraftig vekst kan gjøre stor skade.

Kunstig intelligens og autonome systemer kan derimot gi oss "øyne" i havet som gjør det lettere å oppdage forurensing med mer nøyaktige data.

Idéen er at små undervannsroboter sendes ut av droner, som også henter dem inn igjen. Batteriene lades på ubemannede overflatefartøyer med strøm fra solcellepaneler. Dette kan også gjøres på land, om det er nær kysten, eller på en oljeplattform.

Overvåker miljøet med sensorer

Robotene, som ligner små ubåter, kan overvåke miljøet med sensorer.

De kan måle for eksempel kjemiske parameter, temperatur og oksygen, og kan til og med detektere toksiske komponenter. Dermed kan de være i stand til å finne skadelige utslipp.

Dette gjør mer omfattende miljøovervåking av kystområder mulig, og rundt for eksempel oljeplattformer og fiskeoppdrett.

Det blir også lettere å overvåke miljøet i polare strøk, da undervannsrobotene skal kunne operere automatisk over lang tid, gjerne i flere måneder.

Nødtiltak ved miljøkatastrofer som utslipp av kjemikalier og algeoppblomstring kan effektiviseres når man raskere kan lokalisere hvor det skjer.

Robotene gjør jobben raskt

– Med mange roboter kan jobben gjøres veldig raskt, forteller prosjektleder Alex Alcocer i forskningsprosjektet «Ocean-Air synoptic operations using coordinated autonomous robotic SYStems and micro underwater gliders, OASYS».

Målet til forskerne er å demonstrere løsningen i Trondheimsfjorden. Senere vil de prøve det ut på Svalbard, Norsk polarinstitutt vil bruke det til å utforske en tidevannsisbre.

Kongsfjorden på Svalbard regnes nemlig som en klimaendringsindikator, fordi den er påvirket både av avrenning fra isbre og av vann fra Atlanterhavet.

– Vi trenger mer kunnskaper om havet. Vi vet mer om månen og planeten Mars, enn hva som skjer på havbunnen. Vi trenger mye mer observasjon, og mye mer data. Og det kan bare gjøres med autonome systemer.

Alex Alcocer

Videreutvikler utstyr

Mange utfordringer må likevel løses for å gjøre et slikt system robust, for eksempel i dårlig vær.

– Alt kan ikke løses i dette prosjektet, men vi kan komme noen skritt videre, sier Alex.

Forskerne skal ikke utvikle helt nytt utstyr, men gjøre mest mulig nytte av det som alt eksisterer.

Ubemannede overflatefartøyer finnes allerede, de har lang rekkevidde, er laget for å kunne krysse Atlanterhavet, og er robuste.

Droner må modifiseres for å kunne brukes.

Miniatyr undervannsglidere finnes ikke i den aktuelle størrelsen, og de skal utvikles på OsloMet – i løpet av prosjektet. De må være såpass små at de kan opereres med en drone.

Målet er at en miniatyr undervannsglider skal ha en kostnad på 5000 Euro.

– Om det er mulig, kan det bli et veldig spennende produkt, mener Alex.

Foreløpig vil de være veldig små, og ha begrensede muligheter til å interagere, men vi tenker oss at de godt kan brukes til å overvåke et område der subseaoperasjoner foregår, for å finne ut om miljøregler overholdes, eller til miljøovervåkning i polare strøk.

Batterikapasiteten vil være begrenset på grunn av størrelsen. Undervannsrobotene skal kunne operere i fire dager, etter det må de hentes og lades opp.

Målet er at et kombinert system med miniatyr undervannsglidere, droner og ubemannet fartøy kan operere i flere måneder på en autonom måte.

Drives av bølge- og solenergi

De ubemannede fartøyene gjør nytte av bølgeenergi for framdrift, noe Alex synes er en genial idé.

– Oscillasjoner fra bølger utnyttes i et flapping-system til å få framdrift, ikke propeller, og med solcellepaneler kan de generere nok strøm til å ladde undervannsrobotene og dronene, som bruker veldig lite energi.

Nyttig studentinnsats

Prosjektet blir nå forberedt med hjelp av studenter på OsloMet – storbyuniversitetet.

To bachelorgrupper jobber med prototyper av undervannsroboter, en gruppe på elektronikkingeniørstudiet og en på maskiningeniørstudiet, og i tillegg en på European Project Semester (EPS). Studentene presenterte arbeidet sitt på Autonomy Day 3. mai 2018.

– Det trengs en kombinasjon av elektronikk- og maskiningeniørkunnskaper, og på denne måten får studentene bli med på forskning, og innsatsen deres kan bli svært nyttig i prosjektet, sier Alex.

Flere andre vitenskapelig ansatte fra OsloMet er involverte, og i tillegg er NTNU, Norsk polarinstitutt og selskapet TriOS Mess- und Datentechnik, som utvikler optiske sensorer for miljøovervåkning, med på prosjektet.

EU-midler gjør det mulig

Alex Alcocer har fått mye frihet til å utarbeide søknaden om prosjektmidler. Idéen har han hatt selv, og han har fått mye god hjelp fra kollegaer, spesielt fra Alfredo Carella på maskiningeniørutdanningen, og fra administrasjonen på OsloMet, særlig EU-kontoret, i arbeid med søknaden.

Pengene til prosjektet kommer fra et europeisk program under Horizon 2020, ERA-NET Cofund, fra utlysningen MarTERA, med midler fra mange europeiske land, blant annet fra Norge.

– Vi fikk interne strategimidler fra OsloMet til å kjøpe utstyr til utarbeidelse av søknaden, og det har vært nøkkelen til å få det til.

Prosjektet skal gå over i tre år. Totalt koster prosjektet 1.9 millioner Euro, og får nå 1.036.000 Euro som finansiering.

OsloMet og samarbeidspartnerne er ikke alene i racet mot koordinerte helautonome systemer med droner, mange universitetet, forskningssenter og bedrifter har funnet ut at dette er viktig.

Men det kan være bra med konkurranse om man vil finne gode løsninger.

Publisert 07.05.2018

Slutt