Schwarmsensoren eröffnen die Welt für Erkundungen
Menschen sind erkundende Wesen. Jede neue Umgebung, die wir verstehen, gibt uns neues Wissen, das der Gesellschaft zugutekommen kann. Dennoch gibt es noch viel zu erkunden, einschließlich der Bauwerke, die wir jeden Tag schaffen. Die Kartierung von Pipelines könnte uns helfen, strukturelle Fehler oder Undichtigkeiten zu finden, die sich auf die Lieferung von sauberem Trinkwasser auswirken, und deren Qualität zu überprüfen. Die Erkundung unterirdischer Kanäle könnte die Gewinnung von Erdgas effizienter gestalten und uns helfen, neue Standorte für die Speicherung von CO2 aus Technologien zur Kohlenstoffabscheidung zu finden. Ein tiefer Blick in Vulkane und Gletscher könnte Forschenden helfen, den Klimawandel besser zu modellieren. Doch selbst die fortschrittlichsten Sensoren können diese Orte nicht sicher und effektiv erreichen. Hier kommt das Projekt Phoenix (Exploring the Unknown through Reincarnation and Co-evolution) ins Spiel. Phoenix hat Elemente aus Software, Hardware und künstlicher Intelligenz integriert, um Schwarmkugeln zu erzeugen – winzige Roboterkugeln, die an unbekannte Orte reisen sowie diese erkunden, erfassen und gleichzeitig kartieren können. „Wir begegnen immer wieder Menschen, die daran interessiert sind, unsere Phoenix-SMARBLE-Technologie für neue Anwendungen wie die Inspektion industrieller Mischbehälter, die Inspektion von Abwassersystemen und die Wasserreinigung, die Überwachung von Häusern und (zukünftiger) medizinischer Anwendungen auszuprobieren“, sagt Peter Baltus, Professor und Vorsitzender der Forschungsgruppe für integrierte Schaltkreise des Fachbereichs Elektrotechnik an der Technischen Universität Eindhoven und Projektkoordinator von Phoenix.
Fortschrittliche Einfachheit
Die winzigen Roboterkugeln haben einen Durchmesser von nur 6 cm, können jedoch mit fortschrittlichen Komponenten auf eine Kugel von nur einem Zentimeter Durchmesser oder kleiner geschrumpft werden. Mit dieser Größe und verbesserter Batterietechnologie können die Kugeln auch viel länger funktionieren. Die Kugeln verwenden miniaturisierte, hocheffiziente Ultraschallelektronik und Wandler, die weniger Platz und auch weniger Energie verbrauchen. Tests haben ergeben, dass die Kommunikation zwischen den Kugeln bis zu mehreren Metern unter Wasser funktionieren kann. Ein Großteil der Hardware stammt jedoch von handelsüblichen Komponenten, die effizienter und kleiner gemacht werden. Diese können und werden in Zukunft im Zuge des technologischen Fortschritts nahtlos ausgetauscht werden.
Schwarmintelligenz
Einige wichtige Grundlagen der Technologie sind die Fähigkeiten der winzigen Roboter, sich selbst zu organisieren, sich an neue Umgebungen anzupassen und die Arbeit in vielen Fällen autonom untereinander aufzuteilen. Diese Flexibilität eröffnet neue Möglichkeiten für den Einsatz der Technologie, einschließlich Anwendungen mit einschränkenden Bedingungen, die auf Größe, Sensorparametern, Batterielebensdauer und Robustheit unter dem Einfluss von physikalischen und chemischen Auswirkungen beruhen. „Phoenix scheint sich sehr gut für diese unterschiedlichen Anforderungen zu eignen, da wir keine einzelne Sensorkugel benötigen, die alles ausführen kann, sondern eine, welche die Arbeit verteilen kann“, erklärt Baltus.
Aufstieg des Phoenix
Das Phoenix-Team wurde von einer Vielzahl interessierter Gruppen angesprochen, die eine Verwendungsmöglichkeit der Technologie in ihrer Arbeit oder Forschung sehen. „Es ist großartig, so viel Interesse und Begeisterung für eine Idee zu sehen, die vor wenigen Jahren oft bestenfalls als Science-Fiction angesehen wurde. Ich bin sicher, dass wir keine andere Finanzierungsquelle gefunden hätten, die bereit wäre, in eine solch riskante Idee zu investieren – und daher hätten wir diese Technologie ohne Horizont 2020 überhaupt nicht erforschen und weiterentwickeln können!“
Schlüsselbegriffe
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