Roboter erkennen und sammeln Abfall in der Meeresumwelt
Abfälle stellen eine große und wachsende Bedrohung für marine Ökosysteme dar. Bei vielen Organismen kann die Interaktion mit Abfällen dazu führen, dass sie ersticken, nicht mehr fressen können, sich im Müll verfangen und sich ihr Verhalten ändert. Das wirkt sich auf einzelne Arten, auf die Beziehungen zwischen den Arten und das gesamte Gefüge sowie auf das Funktionieren eines ganzen Ökosystems aus. Die häufigste Art von Abfall sind Kunststoffe, aber auch andere Materialien wie Glas, Metall, Holz und Kleidung kommen vor. 26 bis 66 Millionen Tonnen Abfall befinden sich bereits in den Weltmeeren, 94 % davon auf dem Meeresboden. Abfallbergungen in der Meeresumwelt finden jedoch meist nur an der Oberfläche statt. Manchmal werden Abfälle unter Wasser bei Tauchaktionen eingesammelt, aber das Verfahren ist kostspielig und ineffizient. Im EU-finanzierten Projekt SeaClear kamen Roboter und KI-gestützte Technologien zum Einsatz, um eine neuartige und wirksame Lösung für das Problem des Einsammelns von unsichtbarem Abfall unter Wasser zu erarbeiten.
Spezialisierte Roboter arbeiten zusammen
Mehrere Roboter sammeln koordiniert den Abfall vom Meeresboden auf. Luft- und Unterwasserroboter suchen das Wasser mittels Bild- und Akustiksensoren nach Abfällen ab. Ein Überwasserfahrzeug, an das Unterwassereinheiten und Drohnen angebunden sind, bildet den Dreh- und Angelpunkt der Aktion. Über die Halterung findet bessere Kommunikation statt und die Energie- und Rechenanforderungen der Roboter werden erfüllt. Ein kleinerer Unterwasserroboter dient als Beobachtungseinheit, während ein zweiter, größerer Unterwasserroboter zum Einsammeln des Abfalls eingesetzt wird. Das Design der einzelnen Komponenten dieser Unterwassereinheit zum Einsammeln ist auf neue Technologien gestützt. Der Abfallsammelroboter ist zum Beispiel mit einem innovativen Greifer und einer Saugvorrichtung zum Aufsammeln von Abfall ausgestattet. Der gesammelte Abfall wird in einem Tragebehälter transportiert, um die Tier- und Pflanzenwelt des Meeres zu schützen. Der Abfallroboter kann sicher an diesem Behälter andocken und den Abfall vom Greifer hineinwerfen. Die angestrebten Ziele und Prozesse von SeaClear sind zwar leicht nachzuvollziehen, doch der erfolgreiche Einsatz autonomer Roboter ist deutlich schwieriger und erfordert den Einsatz von KI. Eines der zentralen Probleme ist, die Roboter auf die präzise Erkennung von Abfall auszurichten, damit keine lebenden Organismen versehentlich als solcher erkannt werden. Erschwerend kommt hinzu, dass sich auf bestimmten Abfallarten, wie z. B. einem Schlackenstein auf dem Meeresboden, reiche Lebensräumen bilden und sie somit nicht entfernt werden sollten. Das SeaClear-Team strebt eine Erfolgsquote von 80 % bei der Abfallerkennung und eine Erfolgsquote von 90 % beim Einsammeln von Abfällen an.
Auf dem Weg zur Marktreife
Die Bemühungen von SeaClear sind auf Küstengebiete ausgerichtet, da dort der Zustrom von Abfällen konzentriert auftritt. Das Projektteam demonstriert die Wirksamkeit der Plattform mit mehreren Robotern in zwei Fallstudien. Bei einer Studie ging es in Zusammenarbeit mit der Hamburg Port Authority um das Thema Hafenreinigung. Der zweite Standort ist ein touristisches Gebiet in Dubrovnik, Kroatien, der gemeinsam mit der regionalen Entwicklungsagentur der Gemeinde Dubrovnik-Neretva geleitet wird. Das Nachfolgeprojekt SeaClear2.0 wurde bereits ins Leben gerufen. Bei diesem zweiten Projekt steht die Abfallsammlung in tieferen, dunkleren Gewässern im Mittelpunkt. Ziel ist es auch, größere Gegenstände aufzusammeln, indem der Oberflächenroboter mit einem Greifer ausgestattet wird. Im Nachfolgeprojekt wird Abfall an der Oberfläche gesammelt und es finden Bemühungen statt, das öffentliche Bewusstsein zu stärken und die Abfallgenerierung zu senken. Um mehr über SeaClear2.0 zu erfahren, besuchen Sie bitte https://www.seaclear2.eu/. SeaClear hat große Fortschritte bei der Sammlung von Abfällen vom Meeresboden bewirkt. Der Projektkoordinator Bart De Schutter berichtet: „Das Konsortium hat sich zum Ziel gesetzt, das Abfallbeseitigungssystem auf den Markt zu bringen und es Behörden, Küstenorganisationen, Nichtregierungsorganisationen, Fremdenverkehrsorten und anderen Unternehmen, die von dieser Lösung profitieren könnten, anzubieten.“ Das Gemeinschaftsunternehmen SeaClear besteht aus zwei Endnutzenden, einem KMU, das die Hardware liefert, vier akademischen Einrichtungen, welche die Methoden entwickeln, und einem Unternehmen zur Integration von Meeressystemen, das alles zusammenführt. Das Konsortium spiegelt in seiner gegenseitigen Ergänzung das koordinierte Roboterteam wider. Durch die Bemühungen des Projekts werden die Meere zu einem sichereren und saubereren Ort für die Industrie, die Freizeitgestaltung und die Tier- und Pflanzenwelt der Meere.
Schlüsselbegriffe
SeaClear, Abfall, Unterwasser, Abfallsammlung, Meeresboden, Meeresumwelt, maschinelles Lernen, autonome Roboter
