3D-gedruckte autonome Boote als Transportmittel der Zukunft
Wissenschaftler des Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) am MIT haben autonome Boote entwickelt, die innerhalb kürzester Zeit mit Hilfe von erschwinglichen 3D-Druckern hergestellt werden. Diese könnten künftig auf Kanälen in Städten wie Amsterdam, Bangkok oder auch Venedig für den Transport von Personen und Gütern eingesetzt werden, um den Verkehr zu entlasten.
Gemeinsam mit dem Senseable City Lab der Abteilung für Urbane Studien und Planung (DUSP) haben die MIT-Forscher an dem Projekt zum Design der Boote gearbeitet. Die selbstfahrenden Wasserfahrzeuge könnten durch ihren Einsatz in der Nacht zu einer Verkehrsentlastung auf Straßen und Kanälen tagsüber beitragen.
“Man stelle sich vor, dass ein Teil der Service-Infrastruktur, die normalerweise tagsüber auf Straßen stattfindet – Lieferungen, Müllentsorgung – auf einer Flotte autonomer Boote nachts am Wasser stattfindet,” sagt CSAIL Director Daniela Rus.
Die Boote mit einem Rumpf von 4 x 2 Metern sind mit Sensoren, Mikrokontrollern, GPS-Modulen und weiterer Hardware ausgestattet. Sie könnten zusätzlich so programmiert werden, dass sie sich bei Bedarf selbst zu schwimmenden Brücken, Konzertbühnen, Plattformen für Märkte oder andere Strukturen zusammenfügen.
“Dies sind wiederum Aktivitäten, die normalerweise an Land stattfinden und dabei den Ablauf der Stadt stören. Temporär könnten diese auf das Wasser verlegt werden,” fügt Rus hinzu.
Roboat Projekt
Die Studie wurde im Rahmen des Roboat Projekt durchgeführt, eine Zusammenarbeit zwischen dem MIT Senseable City Lab und dem Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions. Bereits 2016 wurde dafür ein Prototyp getestet, der auf vorgegebenen Routen in den Kanälen von Amsterdam fuhr.
Das aktuelle Modell beinhaltet einige Erneuerungen wie eine schnelle Fertigungsmöglichkeit, effizienteres und agileres Design sowie verbesserte Algorithmen zur Steuerung.
Zur Realisierung des Designs wurde der rechteckige Rumpf in 16 Teilen auf einem herkömmlichen 3D-Drucker hergestellt. Der Druckprozess betrug um die 60 Stunden. Die zusammengesetzten Teile wurden dann mit Schichten aus Glasfaser versiegelt und verfügen über Stromversorgung, WLAN-Antenne, GPS sowie einen Mini-Computer und Mikrocontroller. Für eine genaue Positionierung wurde ein Ultraschall Beacon-System sowie ein kinematisches GPS-Modul installiert. Diese Systeme ermöglichen die zentimetergenaue Lokalisation. Eine inertiale Messeinheit überwacht zusätzlich den Kurs und die Winkelgeschwindigkeit.
Testversuche am Wasser
Erste Testversuche mit einer kleineren Prototypen-Version wurden in einem Schwimmbad sowie auf dem Charles River, einem Fluss in Boston, durchgeführt. Der vorgegebene Kurs wurde dabei bis auf eine Toleranzgrenze von einem Zentimeter eingehalten.
Die Erneuerungen hinsichtliche Design und Produktion sowie schnellere und präzisere Algorithmen zur Steuerung ermöglichen den Schritt in Richtung Führerloser Boote für den Transport sowie dem autonomen Bau von Plattformen.
In einem nächsten Schritt erfolgt nun die Entwicklung einer adaptiven Steuerung, welche Masse und Schleppkraft bei dem Transport von Personen und Gütern mit einberechnet.