De førerløse fartøyene kan utstyres med kamera, sonar og ulike sensorer for måling av for eksempel saltinnhold, strøm og temperatur. Enkelte fartøy kan også utstyres med robotarmer. Her fra testene som ble gjort i Trondheimsfjorden. (Foto: TYD)
De førerløse fartøyene kan utstyres med kamera, sonar og ulike sensorer for måling av for eksempel saltinnhold, strøm og temperatur. Enkelte fartøy kan også utstyres med robotarmer. Her fra testene som ble gjort i Trondheimsfjorden. (Foto: TYD)

Nå kan selvgående fartøy samarbeide på egen hånd

Takket være et spesialutviklet program, kan førerløse båter og undervannsfartøy fra ulike leverandører kommunisere og samarbeide, helt uten hjelp fra mennesker.

Published

Det spesielle er at alle enhetene er utstyrt med forskjellig elektronikk og styringssystemer.

Fordi de er så forskjellige, er det ikke gitt at de greier å «snakke» sammen.

Allikevel klarte de å samarbeide om oppgaven forskerne hadde gitt dem: Nemlig å finne et utslipp av forurenset vann i fjorden.

– Farkostene som vi nå har fått til å samarbeide, helt uten hjelp fra mennesker, er utstyrt med ulik programvare og ulik teknologi. For å løse de mange utfordringene dette ga, har vi jobbet på tvers av fagområder og landegrenser, sier forsker og ansvarlig for testing i Trondheimsfjorden, Gorm Johansen i Sintef.

Teamet består av forskere, leverandører og sluttbrukere med bakgrunn fra kybernetikk, programvareutvikling, kommunikasjon, undervannsakustikk og marine operasjoner.

Målet er at farkostene skal kunne brukes til mange ulike oppgaver, som effektiv undersøkelse og rydding av bunnen i et havneområde, overvåking av sårbare økosystemer eller inspeksjon av undervannsinstallasjoner. Det krever imidlertid teknologiske løsninger som slett ikke er hyllevare.

Gir farkostene et felles språk

Prosjektet har fått det beskrivende navnet SWARMs, som er en forkortelse for Smart and Networking Under Water Robots in Cooperation Meshes.

For å få de mange og ulike farkostene til å samhandle har forskerne utviklet en kommandosentral og en såkalt «mellomvare». Fra kommandosentralen kan operatøren både planlegge, simulere og overvåke operasjonen.

I tillegg inneholder kommandosentralen kartinformasjon og andre relevante planleggingsdata for operasjonen. Kommandosentralen kan være på land eller til sjøs.

Mellomvaren er et spesialutviklet program som gjør at ulike fartøy kan kommunisere med kommandosentralen. Dette programmet finnes i kommandosentralen og i alle fartøyene. Litt forenklet kan man si at det fungerer som en oversetter som omformer signalene som kommer fra de ulike enhetene og gir dem et felles språk.

Avhengig av trege lydbølger

En utfordring har vært å finne gode systemer som gjør det mulig å frakte signaler mellom de ulike farkostene både over og under vann.

– Når fartøyene er over vann brukes Wi-Fi for rask kommunikasjon. Under vann er vi avhengig av «trege» lydbølger for kommunikasjon. Det er derfor utfordrende å sende mye data under vann.

– Det norske selskapet Water Linked har utviklet programvare og elektronikk som utnytter lydbølgene optimalt slik at datamengden kan økes, forklarer Johansen.

– Dette gir oss mer data og mindre forsinkelser.

Fartøyene kan utstyres med kamera og sonar og ulike sensorer for måling av for eksempel saltinnhold, strøm og temperatur. Enkelte fartøy kan også utstyres med robotarmer.

Internasjonalt prosjekt

Forskerteamet har bestått av 30 partnere fra 10 land, hvorav fem av partnerne er fra Norge.

I tillegg til å være ansvarlig for sluttesting i Trondheimsfjorden har Sintef utviklet en slags oppskrift for hvordan slike operasjoner med mange farkoster skal gjennomføres og hva man må tenke på når slike autonome farkoster skal utvikles.

Gorm Johansen i Sintef forklarer hvordan de ulike farkostene klarer å kommunisere, både over og under vann. (Foto: Sintef)
Gorm Johansen i Sintef forklarer hvordan de ulike farkostene klarer å kommunisere, både over og under vann. (Foto: Sintef)

– Metodikken beskriver alt man må tenke på i en slik kompleks operasjon. Det er dyrt utstyr, og det vil for eksempel være kritisk om man skulle miste et fartøy fordi man ikke har fulgt rutinene. En avansert undervannsfarkost som en AUV (Autonomus Underwater Vehicle) koster fort en million, opplyser forskeren.

Fjerntestet utstyret

Gjennomføringen av både simuleringene i forkant og selve testene i Trondheimsfjorden har vært omfattende. En ekstra utfordring var det store antallet partnere i ulike land.

Dette ble løst gjennom å sette opp en egen lab med simulerte fartøy, hvor deltakerne kunne fjernkoble seg på maskinene og gjøre de nødvendige testene i forkant av demonstrasjonen i fjorden. De siste to månedene ble det gjennomført cirka 20 dokumenterte tester, før et eneste fartøy var i vannet.

Demonstrasjonen skjedde i Trondheimsfjorden, som er en av verdens beste testarenaer for nettopp førerløse farkoster, ifølge Johansen.

– NTNUs teststasjon er utstyrt med alt fra kontorer til egen pir og verksted. I tillegg er Trondheimsfjorden passe dyp og skjermet for havdønninger, noe som gjør dette til en veldig bra og realistisk testarena, utdyper han.

Og de selvstyrte fartøyene klarte oppgaven forskerne ga dem: De gjennomsøkte sammen et areal på 300×300 meter og klarte å finne utslippet, mens forskerne hadde full kontroll på at ingen av fartøyene havnet på avveie.

Hyppig bruk gir billigere utstyr

I framtida ser forskerne for seg at samarbeidende farkoster blir hyppigere brukt i marine operasjoner. En viktig faktor er at teknologien blir billigere fordi man kan bruke utstyr fra ulike eiere og produsenter.

– Det blir en god sirkel, hyppigere bruk gir billigere utstyr, som gir mer bruk, mener Gorm Johansen.

Norske partnere i prosjektet

NTNU: Fasiliterte og ledet de maritime operasjonene i Norge, samt integrerte 2 stk. autonome undervannsfarkoster (AUV).

Maritime Robotics: Integrerte en ubemannet båt (USV). Denne var i tillegg kommunikasjons-hub under demonstrasjonen.

Water Linked: Leverte høyhastighet undervanns kommunikasjonsløsning. Benyttet dette utstyret til blant annet å demonstrere en av verdens første trådløse ROV-er.

Inventas: Laget retningslinjer for utvikling av grafisk brukergrensesnitt. De laget også en styreenhet for intuitiv kontroll av en AUV med robotarm.