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Stuttgarter Wissenschaftler an Projekt AquaJelly beteiligt >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Köpfchen für künstlichen Quallenschwarm

Quallen können sich mit minimalem Energieaufwand in den verschiedensten Umgebungen des Salz- oder Süßwassers fortbewegen und sind in der Lage, innerhalb eines Schwarmes zu kommunizieren. Baut man die Glibbertiere künstlich nach, so könnten solche Schwärme in Gewässern flächendeckend die Wasserqualität erfassen oder Bodenuntersuchungen durchführen. Ein Prototyp einer solchen bionischen Qualle ist die „AquaJelly“ der Firma Festo. Ihre Elektronik und die künstliche Intelligenz wurden am Institut für Parallele und Verteilte Systeme (IPVS) der Uni entwickelt und programmiert.

Die „AquaJelly“ ist eine künstliche autonome Qualle mit elektrischem Antrieb und einer intelligenten, belastungsabhängig reagierenden Mechanik, die ein Schwarmverhalten aufweist. Werden viele AquaJellies mit kommunikativen Fähigkeiten ausgestattet, können diese als Schwarm agieren, der sich dann wie ein höher entwickeltes System verhält. Wenn man dieses Prinzip auf die Automation überträgt, kann dies bedeuten, dass viele autonome beziehungsweise teilautonome intelligente Systeme zusammen arbeiten und dadurch große Aufgaben von kleinen Systemen, die gezielt zusammen agieren, gelöst werden.

Ähnlich wie ihr natürliches Vorbild besteht die AquaJelly aus einer transluzenten Halbkugel, dem Kopf, einem zentralen Druckkörper und acht Tentakeln, die dem Vorankommen dienen. Im Kopf der Qualle befindet sich eine ringförmige Steuerplatine, auf der Sensoren angebracht sind, die den Druck und die vertikale Lage der Qualle messen. Auch das „Gehirn“ der Qualle, die Programmierung des Verhaltens, sowie das Kommunikationszentrum sind hier angesiedelt. Infrarotdioden machen es möglich, dass die Quallen sich innerhalb ihres Schwarmes austauschen können. So kann eine Qualle beispielsweise ein Schwarmkollegin erkennen und ihr ausweichen. Aber auch dem Menschen kann die Qualle dank der mehrfarbigen Dioden Informationen über ihren Zustand mitteilen. Wenn nötig, kann auch der Mensch der Qualle durch eine Infrarotfernbedienung Signale geben. Prinzipiell sollten Eingriffe von außen bei einem autonomen System jedoch unterbleiben.

Platine der AquaJelly mit LEDs und
Infrarot-Leuchtdioden. (Foto: Festo)

Die Energieversorgung der Qualle regelt eine Leistungsplatine im Druckkörper. Dieses Bauteil regelt den Akkustand und meldet der Qualle, dass sie wieder Energie aufnehmen muss. Die Qualle schwimmt dann nach oben, um dort in einer Station automatisch geladen zu werden. Prinzipiell können die Quallen also unbegrenzt lange im Aquarium schwimmen. Die Leistungsplatine steuert auch den Hauptmotor, der für den Vortrieb zuständig ist, sowie zwei Servomotoren, die eine Richtungsänderung ermöglichen. Die Wissenschaftler planen einen Schwarm, der bis zu 30 Quallen umfassen soll. „Unseres Wissens wäre dies der erste Unterwasser-Roboterschwarm in dieser Größenordnung, der sich frei im dreidimensionalen Raum bewegt“, erklärt Projektleiter Prof. Paul Levi. Die Wissenschaftler des IPVS erforschen im Rahmen des Projekts grundsätzliche Techniken für Unterwasserroboter. Darüber hinaus lässt sich das grundlegende Schwarmverhalten testen. „Die autonome Koordination innerhalb großer Schwärme im dreidimensionalen Raum ist eine neuartige Herausforderung“, betont Levi. amg

KONTAKT
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Prof. Paul Levi
Institut für Parallele und Verteilte Systeme
Tel. 0711/7816-387
e-mail: Paul.Levi@ipvs.uni-stuttgart.de

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