Robots In The World: Underwater Bots Advancing Marine Research

onze Robots in the World series kijken naar de grote en kleine manieren waarop robotica, automatisering en kunstmatige intelligentie ons leven veranderen. We hebben al gekeken hoe mensen samenwerken met robots om ziekenhuisbezoeken veiliger en minder eng te maken.De oceaan is een geweldige plek om te leren over de ontwikkeling van robottechnologie. Robots voeren een verscheidenheid aan taken uit, van het kweken van vis tot het analyseren van scheepswrakken, en helpen mariene biologen, wateringenieurs, landschapsontwikkelaars en zelfs de politie hun werk beter te doen.

Lees verder om meer te weten te komen over alle manieren waarop robots helpen bij marien onderzoek en exploratie.

Waarom is marien onderzoek belangrijk?Aangezien de oceaan al sinds het begin van de tijd deel uitmaakt van het menselijk leven, weten we verrassend weinig over de getijden, de omgeving en de levensvormen die ze ondersteunt. In 2013 meldde het Schmidt Ocean Institute dat we de zeebodem van de aarde niet eens volledig in kaart hebben gebracht. Slechts tussen de vijf en 15 procent van de oceaanbodem is in kaart gebracht met traditionele technieken.”We weten nog steeds meer details over het oppervlak van Mars”, schrijft milieujournalist Starre Vartan op Mother Nature Network. “De rode planeet is zorgvuldig in kaart gebracht door baan satellieten in de afgelopen 15 jaar; de kaart resolutie is 20 meter (66 voet). Maar de resolutie van de oceaan … is op zijn best ongeveer 5 kilometer (of 3,1 mijl).”

het begrijpen van de oceaan is een monumentale taak, en zelfs de hardst werkende onderzoekers kunnen geen deuk maken in onze kennishiaten. Daarom wenden ze zich tot robots om gegevens te verzamelen. Naarmate de verzamelde gegevens toenemen, kunnen onderzoekers probleemoplossers worden om onze oceanen gezond te houden en maatschappelijke problemen op te lossen.Zeemeerminrobots maken Koraalonderzoek makkelijker

computerwetenschappers aan de Universiteit van Stanford ontwikkelden onlangs OceanOne, een mensachtige duikrobot die naar wrakken en koraalriffen reist die te diep zijn voor mensen.De robot werd gemaakt om de kloof tussen menselijke duikers en diepwaterschepen te overbruggen, meldt Bjorn Carey van Stanford University. Bestaande onderzeeërs missen de vaardigheid van menselijke duikers; ze kunnen niet voorzichtig monsters verzamelen en zijn moeilijk te manoeuvreren tenzij je bekend bent met hun joysticks. Het is bijna makkelijker om artefacten te breken met onderzeeërs dan ze te verzamelen. Carey zegt dat OceanOne meer is als een robo-zeemeermin, met menselijke handen en een gezicht, maar een staart met batterijen en stuwraketten.”While a human diver is restricted by pesky things as air and pressure when doing underwater research or excavations, a robot can stay underwater for much longer, collecting samples in vijandige underwater environments,” schrijft Mary Beth Griggs van Popular Science.

ze meldt dat wetenschappers precies kunnen voelen wat de robot doet, wat betekent dat ze kunnen begrijpen of het de juiste grip heeft op een artefact of dat het moeite heeft om items te behandelen. Wetenschappers voelen zich alsof ze op een duik zitten en voorwerpen vasthouden, zelfs als ze honderden meters boven het wrak zitten.

Robo-vissen beschermen zeehavens en controleren Infrastructuur

humanoïden zijn niet de enige robots gemaakt voor onderwater exploratie. Robotdieren helpen mensen om drukke havens te beschermen en criminelen te vangen. Boston Engineering ontwikkelde bijvoorbeeld een BIOSwimmer, een tonijnvormige robot die zich gedraagt als een echte vis en zich vermengt met het zeeleven terwijl hij havens, pieren en schepen verkent.

deze Robo-tonijn kan tot 46 mph zwemmen en wordt gebruikt om gesmokkelde goederen op te sporen, vaak opgeslagen in de scheepsrompen. VS. Kustwacht en Douane en grensbewaking zouden precies weten welke schepen ze moeten doorzoeken en waar. De robo-tonijn kan worden bewapend met explosieven die worden gebruikt om terroristische aanvallen of onderwater militaire bedreigingen te voorkomen.

veel ontwikkelaars gebruiken visvormige robots om onderzoek uit te voeren. Het team van Envirotech rapporteerde over een andere robo-vis bedoeld om watervervuiling te bestrijden. Chemische sensoren detecteren vervuiling en sturen de informatie naar onderzoekers. In plaats van dat mensen honderden monsters verzamelen, kunnen de robo-vissen duizenden records maken en een beter beeld geven van de gezondheid van het water.

nieuwsgierige Robots verkennen nieuw leven of interessante oceanische kenmerken

een van de fundamentele verschillen tussen robots en mensen is nieuwsgierigheid. Een robot zou watermonsters of bepaalde dierpopulaties kunnen controleren, maar de mens zou een vreemd nieuw organisme opmerken of buiten hun taken onderzoeken. Dit begint te veranderen.

een van de onderzoeksteams van Woods Hole Oceanographic Institution is begonnen met het gebruik van “nieuwsgierige” robots die duiken met onderzoekers en foto ‘ s maken van dingen die ze interessant vinden. Een robot terug foto ‘ s die eruit zag als rode fuzz in een lage zuurstofzone, gevraagd onderzoekers om de robot terug te sturen om meer te leren. De wetenschappers ontdekten dat het een zwerm krabben was, iets wat de mensen misschien gemist hadden zonder hulp van een robot.Naarmate robots meer vrijdenkend worden en nieuwsgierige anomalieën kunnen ontdekken, zullen onderzoekers hen op meer afgelegen missies kunnen sturen. Bijvoorbeeld, het Monterey Bay Aquarium Research Institute heeft een vloot van drone robots die nooit moe en overleven haaienbeten tijdens het zwerven over zee verzamelen van gegevens.

samen met het volgen van datapunten zoals zoutgehalte, temperatuur en zuurstofniveau brengen deze drones ook de oceaanbodem in kaart terwijl ze zich verplaatsen.

autonome onderzoeksschepen kunnen het hele jaar door gegevens verzamelen

samen met kleinschalige autonome onderzoeksrobots werken onderzoeksontwikkelaars aan autonome schepen om gegevens te verzamelen en terug te sturen naar onderzoekers. Het autonome onderzoeksschip Mayflower is daar maar een voorbeeld van. Ontwikkeld in het Verenigd Koninkrijk, is het schip gepland om te lanceren in 2020 als ‘ s werelds eerste autonome, schone energie schip.

net zoals menselijke duikers beperkt zijn, creëren mensen op onderzoeksschepen hun eigen reeks beperkingen:

• ze nemen ruimte in met beddengoed, keukens en toiletten.
• zij beperken wat kan worden bestudeerd op basis van de focus van het onderzoek.
• zij zijn beperkt wat betreft de duur van hun verblijf op een schip voordat zij naar hun organisatie en hun familie moeten terugkeren.

met een autonoom schip kunnen grenzeloze datapunten voortdurend worden verzameld en gedeeld met onderzoekers over de hele wereld.”Hoewel de vooruitgang in de technologie het vervoer over land en in de lucht naar nieuwe niveaus van intelligente autonomie heeft geleid, is het een ander verhaal over de zee geweest”, zegt Brett Phaneuf, managing director van MSubs, bij Shuttleworth Design, een fabrikant van motorjachten die samenwerkt met zowel MSubs als Plymouth University.”If we can put a rover on Mars and have it autonomously conduct research, why can’ t we sail an unmanned vessel across the Atlantic Ocean and, ultimate, around the globe?”

robotachtig Plankton bootst het leven in de oceaan na

onderzoekers van het Scripps Institution of Oceanography aan UC San Diego ontwikkelden onderwaterrobots die als plankton fungeren. Het doel was om planktonbewegingen in het lab te simuleren om oceaanstromingen beter te begrijpen (en hoe plankton wordt geduwd) samen met het gedrag van deze fascinerende organismen.

het Scripps Institute zette een zwerm van 16 grapefruit-sized robots in de oceaan in om te volgen hoe ze bewegen en op elkaar reageren.”Nu ze zijn gebouwd en getest, kunnen deze zwermsensoren voor allerlei toepassingen worden gebruikt”, schrijft wetenschapsschrijfster Amina Khan van de LA Times. “Van het monitoren van olielozingen en rode getijden tot het verkennen van het gedrag van andere zeedieren – bijvoorbeeld door te luisteren naar de roep van walvissen, of door het volgen van dieren die beginnen als larven op of nabij de kust en waarvan de complexe levenscycli hen dwingen om door de oceaan te bewegen op manieren die onderzoekers nog niet volledig begrijpen.”

golfenergie biedt schone en beschikbare energiebronnen

ongeveer 70% van de wereld is bedekt met water. Als we een manier zouden vinden om golfenergie te benutten, zou onze algehele afhankelijkheid van fossiele brandstoffen en andere milieuschadelijke hulpbronnen aanzienlijk afnemen.

het team van Liquid Robotics ontwikkelde onlangs de Wave Glider, die lijkt op een paddleboard of vlot. Deze robot gebruikt energie aan het oceaanoppervlak en zonnepanelen om zijn propeller en aandrijfsysteem van stroom te voorzien. Het is mobiel en kan navigeren oceaanomstandigheden, waaronder orkanen, hoge stromingen, en doldrums.

dit vlot is een ander voorbeeld van een kleinschalig autonoom onderzoeksschip. Sensoren verzamelen gegevens over verschillende oceaanfactoren en sturen deze terug naar wetenschappers om de oceaanomstandigheden en informatie beter te begrijpen.

de Wave Glider is niet het enige gereedschap dat voornamelijk golfkracht gebruikt. Business Green adjunct-redacteur Madeleine Cuff schrijft dat startups willen kunstmatige koraal dat kan oogsten oceaan golven te ontwikkelen, terwijl het afbreken van potentieel destructieve golven.

“eiland-en kustgemeenschappen overtuigen om een kans te nemen op het besturen van een duur nieuw stuk mariene energietechnologie – vooral wanneer zonne – energie kan worden ingezet tegen steeds lagere kosten-is een hele opgave,” zegt ze. “Maar met het mede-voordeel van kustbescherming begint het zinvol te worden.”

aangezien oceaanstromingen een energiedichtheid hebben die 800 keer groter is dan wind, is het potentieel om golfenergie aan te boren, of het nu gaat om het aandrijven van onderzoeksrobots of om het milieu te helpen, enorm.

Aquacultuurtechnologie voedt populaties zonder de zeeën te draineren

veel milieuonderzoekers maken zich zorgen over het duurzaam voeden van toekomstige populaties, wat heeft geleid tot de ontwikkeling van aquacultuur. Volgens Brian Wang op Next Big Future, UCLA onderzoekers schatten dat er meer dan 11 miljoen vierkante km over de hele wereld geschikt zijn voor vis of tweekleppige aquacultuur. Als elke vierkante meter hiervan werd ontwikkeld voor viskwekerijen, zou de wereld 15 miljard ton vis per jaar kunnen produceren, meer dan 100 keer de huidige wereldwijde visconsumptie.

natuurlijk is dit onwaarschijnlijk omdat niet elke centimeter van de oceaan kan worden veranderd in een aqua farm. Maar als zelfs maar drie procent wordt gebruikt om vis te kweken, kan het gemeenschappen helpen die afhankelijk zijn van de oceanen om te overleven.

de opkomst van de aquacultuur heeft de aandacht getrokken van zowel technologiedeskundigen als biologen. Kampachi Farms werkt aan het verplaatsen van aquacultuur verder offshore en landbouw in de open oceaan, waardoor het veiliger is voor mensen en lokale vispopulaties.

de organisatie ontwikkelde de Velella Beta, een 132-kubieke-meter aquapod verbonden met een 65-voet schoener. Hoewel de aquapod er misschien uitziet als het geometrieproject van uw kind met daarin rondzwevende vissen, zijn de resultaten veelbelovend. Na de eerste proef was er een overlevingskans van 98 procent, waarbij de vissen in ongeveer de helft van de verwachte tijd volwassen werden.

de meeste mariene onderzoekers en robotica-experts geloven dat we nog maar aan het begin staan van robotgebruik in de oceaan. In de komende jaren zal het gebruik van robottechnologie een revolutie teweegbrengen in wat we weten over onderwaterecosystemen en milieuactivisten helpen de organismen die daar leven te beschermen.