Trening på havbunnen
Trondheimsfjorden er NTNUs største laboratorium, og på havbunnen er det installert ladestasjon for undervannsroboter. For at robotene skal finne korteste vei til ladestasjonen må de trene mye i fjorden.
For sju år siden ble Trondheimsfjorden erklært som verdens første testområde for førerløse fartøy. NTNU har stor aktivitet på utvikling av robotikk som operer under vann, på vannoverflaten og i lufta.
Forskerne bruker det store sjølaboratoriet hyppig.
Senter for fremragende forskning NTNU Amos, som er ledende på utvikling av og forskning på marine roboter og ubemannede fartøyer, oppsummerte i sommer ti års aktivitet.
Vi var med forskningsfartøyet Gunnerus ut på fjorden for å se hvordan noe av undervannsrobotikken fungerer.
Ut på bølgende hav
Gunnerus fylles opp av studenter, stipendiater, forskere og partnere fra næringslivet. En robot på ca 1 x 1 x 1 meter, som ligner en åpen kasse fylt med teknologi, lastes ombord.
Forskningsfartøyet Gunnerus er mye brukt av forskningsmiljøet for å teste og trene nye innovasjoner. På dekk står professor Martin Ludvigsen. Foto: Live Oftedahl, NTNU
Når vi legger fra kai, kjemper sola en kamp med regnskurer som kommer sidelengs og på tvers inn over dekk.
Enn så lenge kan vi trekke inn i byssa mens fartøyet tøffer utover mot dagens destinasjon: Ladestasjonen på havbunnen.
I 2019 ble det etablert en ladestasjon utenfor Munkholmen, på 350 meters dyp. NTNU og Equinor samarbeider om denne. For tiden er den flyttet litt nærmere Trondhjem Biologiske Stasjon.
Her kan robotene koble seg på når de har behov for strøm. Da er det viktig at robotene finner veien fram til ladestasjonen og at dette skjer mest mulig effektivt.
Pioneren Eelume
Den første undervannsdronen som ble utviklet ved NTNU er slangeroboten Eelume. Den bygger på teknologi både fra NTNU og SINTEF. Eelume er sterkt inspirert av hvordan slanger og havål beveger seg.
Professor Kristin Y. Pettersen er hjernen bak den ferdigutviklede versjonen av Eelume som nå er i produksjon. Enorme mengder med matematiske beregninger ligger til grunn for tilpasninger og effektivisering.
Marinarkeolog Øyvind Ødegård laget denne illustrasjonen med professor Kristin P. Ytterstad. hjernen bak slangeroboten, for å vise hvor mye matematiske beregninger som ligger i en robot.
Slangerobotene skal fungere som vaktmestere på havbunnen og kontrollere at installasjoner under vann er i orden. Når de er ute på jobb for å sjekke, og eventuelt reparere noe, bruker robotene strøm og trenger opplading mellom jobbene. Videoen fra selskapet Eelume viser hvordan slangerobotene jobber:
Lekkasje på en oljeplattform
Roboten som er med ut på Trondheimsfjorden i dag, er den firkantede kassen fylt av teknologi som vi lastet opp før vi la fra kai. Når forskningsfartøyet Gunnerus er kommet fram til riktig posisjon, senkes roboten sakte ned i sjøen.
Roboten senkes ned i fjorden. Foto: Ole Martin Wold
Målet er at den skal finne ladestasjonen mest mulig effektivt.
På dekk står en container fylt av kraftige datamaskiner og store skjermer.
Forskere, studenter og stipendiater følger nøye med på skjermene for å se hvordan roboten beveger seg når den søker på egen hånd for å finne ladestasjonen.
En av dem er doktorgradsstipendiat Gabrielė Kasparavičiūtė ved Institutt for marin teknikk, NTNU.
– Et tenkt scenario kan være en lekkasje på en installasjon, for eksempel en oljeplattform. Vi sender ned en autonom undervannsrobot for å undersøke skaden. Da må roboten sjekke om den har nok energi til å nå fram til skadestedet – og den må finne riktig algoritme for å løse oppgaven, sier Gabrielė Kasparavičiūtė.
Robotens ferd mot ladestasjonen tar tid. Kasparavičiūtė har matet den med algoritmer som skal gi den noen ekstra utfordringer. Dette må roboten finne ut av, og slik får den en hard og nyttig treningsøkt.
Robotene skal bli selvstendige og «intelligente»
– Det vi tester her er en planleggingsalgoritme som gjør det mulig for roboten å velge vei til et inspeksjonspunkt. Veivalget er basert på hvor mye aktivitet eller arbeid den skal utføre. Så kobles dette sammen med hvor mye energi roboten har til rådighet, forklarer Martin Ludvigsen.
Via datamaskinene som er rigget opp inne i containeren på dekk, følger forskerne med på robotens ferd under vann. Foto: Ole Martin Wold
Han er professor ved Institutt for marin teknikk og en av de ledende forskerne innen undervannsrobotikk ved NTNU.
Det å gjøre robotene mest mulig autonome og i stand til å ta selvstendige og fornuftige valg, jobbes det mye med i dette forskningsmiljøet.
Det handler om valg, som hvilke oppgaver roboten har kapasitet til å gjøre ut fra hvor mye strøm den har. Hva som er den korteste veien til stedene den skal drive inspeksjon på, eller hvordan den skal beregne nok strøm til å returnere til ladestasjonen.
Dette kan robotene gjøre
Undervannsroboter har mange bruksområder, for eksempel inspeksjon av maritime installasjoner som oljeplattformer, oppdrettsanlegg, kaianlegg, båtskrog etc.
Blant annet ble undervannsroboten Blueye Robotics, utviklet ved NTNU, brukt til å dokumentere ødeleggelsene på gassrørledningen Nord Stream i fjor høst.
Unvervannsroboter brukes også til å kartlegge geologi på havbunnen og livet i havet, som for eksempel korallrev. Slik kartlegging kan gi viktige opplysninger om miljøforandringer.
Undervannsroboter brukes også til å frakte måleutstyr og sensorer for å samle inn data fra havet.
De brukes til arkeologiske funn på havbunnen. Det pågår blant annet en stor kartlegging av hva som befinner seg på bunnen av Norges største innsjø, Mjøsa.
Og til dokumentasjon av skipskirkegården omkring Svalbard.
Via kraftige datamaskiner følger de med på robotenes ferd i havdypet. Fra venstre Markus Fossdal, Gabrielė Kasparavičiūtė, Ambjørn Waldum, Kay Arne Skarpnes og Erlend Basso. Sammen med flere andre stipendiater i VISTA CAROS og ERC Creme, ledet av Kristin Y. Pettersen, er dette et team som jobber sammen med ulike problemstillinger. Foto: Idun Haugan, NTNU
