RoBiMo - The tasks of scientific divers for robot-assisted fresh-water monitoring

Auf der 6. ECSD an der TU Bergakademie Freiberg konnten erste Ergebnisse der Untersuchungen durch das Projekt RoBiMo vorgestellt werden. Dabei werden die einzelen Projektschwerpunkte und erste Ergebnisse der Sonaruntersuchung vorgestellt. Ein Langversion des Vortrages ergänzt die Folien des Vortrages.

Kurzfassung:

Im Rahmen des Projektes RoBiMo soll ein Messsystem zur ganzheitlichen, räumlichen Erfassung des Zustandes und der Prozesse in Binnengewässern durch eine kontinuierliche und automatisierte Messung entwickelt werden. Dieses System soll regelmäßig, kontinuierlich und ortsaufgelöst Parameter der Wasserqualität in stehenden Binnengewässern messen. Dazu wird der Schwimmroboter "Elisabeth" der TU Bergakademie Freiberg ausgebaut und eingesetzt. Die Messungen werden über eine Messkette von Sensorelementen (wie Temperatur, pH-Wert, Leitfähigkeit, Gas und Feststoffbestandteile, z.B. Mikroplastik) erfasst und auf ein Windensystem gesteuert. Die Navigation des Schwimmroboters erfolgt autonom von einer Basisstation am Ufer durch eine netzunabhängige Verbindung. Für die Auswertung und Visualisierung der Messergebnisse werden Methoden der künstlichen Intelligenz und der virtuellen Realität eingesetzt. Lokale und saisonale Veränderungen des Gewässers können dokumentiert werden.
Mit wissenschaftlichen Tauchern wird ein Vergleich der Messwerte "ground truth" mit Wasserproben und in situ Messungen realisiert. Hierfür ist eine intensive Untersuchung notwendig. Auch das Eindringen von Grundwasser kann erkannt und untersucht werden. Darüber hinaus können die wissenschaftlichen Taucher die Sensoren gezielt manipulieren und so die Funktionstüchtigkeit in situ überprüfen. Entwickelt werden soll auch ein filtrierender Mikrokunststoffsensor für den Unterwassereinsatz. Er soll sowohl in Kombination mit dem Robotersystem als auch ohne eingesetzt werden können. Im Falle von Problemen mit dem Sensorsystem oder dem Roboter sind die Taucher vor Ort.
Die Ergebnisse der Wasserparameter sollen genutzt werden, um die Grundlage für ein automatisiertes Wassermonitoring zu schaffen, Methoden und Ansätze zu entwickeln und zu testen. Die Ergebnisse, die sich daraus ableiten lassen, werden in den Bereichen Hydrologie, Maschinenbau, Umwelttechnik sowie Robotik und Informatik Anwendung finden.

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At the 6th ECSD at the TU Bergakademie Freiberg, the first results of the investigations by the RoBiMo project were presented. The individual focal points of the project and the first results of the sonar survey will be presented.A long version of the presentation supplements the slides of the presentation.

Abstract:

As part of the RoBiMo project, a measuring system for holistic, spatially resolved recording of the condition and processes in inland waters is to be developed through a continuous and automated measurement. This system should measure regular, continuous and spatially resolved parameters of water quality in standing inland waters. For that, the swimming robot "Elisabeth" from the TU Bergakademie Freiberg will be expanded and used. The measurements are recorded and placed on a winch system using a measuring chain of sensor elements (like temperature, pH value, conductivity, phosphate-mercury content, gas and solid components, e.g. micro plastics). The navigation of the swimming robot takes place autonomously from a base station on the bank due to a network-independent connection. For the evaluation and visualization of the measurement results, the methods of artificial intelligence and virtual reality are used. Local and seasonal changes in the body of water can be documented.
With scientific divers, a comparison of the measured values "ground truth" with water samples and in situ measurements is realized. For that an intensive investigation is necessary. Ingress of groundwater can also be detected and examined. Furthermore, the scientific divers can manipulate the sensors in a targeted manner and thus check the functionality in situ. A filtering micro plastic sensor for use underwater is also to be developed. It should be useable in combination with the robotic system and on without. In the event of problems with the sensor system or the roboter, the divers are on site.
The results of the water parameters are to be used to create the basis for automated water monitoring, to develop and test methods and approaches. The results that can be derived from this will be applied in the areas of hydrology, mechanical engineering, environmental technology as well as robotics and computer science.