„Wir entwickeln autonome Systeme“

Bernd-Christian Renner ist neuer Professor an der TU Hamburg

13.06.2022

Man stelle sich einen Tauchroboter vor, der sich unter Wasser selbständig bewegen kann. Er navigiert, kartografiert und erfasst über Sensoren Umgebungsdaten. „Diesem Zusammenspiel von digitalen Geräten mit ihrer Umwelt, die man im Fachjargon ‚Cyber-Physische Systeme‘ nennt, möchten wir eine gewisse Autonomie einhauchen“, erklärt Bernd-Christian Renner sein Fachgebiet. Aus diesen Erkenntnissen erweiterte er mit seiner Forschungsgruppe einen Tauchroboter um Sensoren und ein selbst entwickeltes Gerät zur Unterwasserkommunikation. „Zur Untersuchung der Flora und Fauna in Gewässern sowie zur Inspektion von Hafen- und Küstenanlagen werden auch heutzutage noch weitgehend manuelle Verfahren also Taucher∗innen oder bestenfalls ferngesteuerte Unterwasserdrohnen eingesetzt“, erklärt Renner. „Dies ist teuer, unflexibel und liefert nur anlassbezogene Daten. Wünschenswert wäre, kontinuierliche Daten mit hoher örtlicher Auflösung zu gewinnen, um beispielsweise „Predictive Maintenance“ – also die Gewinnung von Zustandsdaten zur proaktiven Wartung – zu erreichen.“ Zusätzlich sollen sich die Fahrzeuge künftig an Stationen selbständig wieder aufladen oder sogar vollständig autark mit Energie versorgen können. Wie man es schon von Rasenmäh- oder Saugrobotern kennt.

Energie aus Sonne und Bewegung

Renner forscht daran, dass miniaturisierte Sensoren vollständig ohne externe Stromversorgung und Batterien auskommen. Stattdessen beziehen sie ihre Energie aus der Umgebung; beispielsweise aus Solarenergie oder aus Vibrationen.  Die Geräte sollen lernen, mit diesen Energiereserven hauszuhalten und ihr Verhalten ständig anzupassen. Dies kann zum Beispiel geschehen, indem Messzeitpunkte und -häufigkeiten sinnvoll festgelegt werden. Wesentlich ist auch die Planung der Kommunikation der Geräte untereinander. „Dadurch werden sie effizienter, produktiver und auch ökologischer“, so der TU-Professor. „Die Forschungsarbeiten meiner Gruppe sind motiviert davon, dem Klimawandel zu begegnen und gleichzeitig Lebensqualität und Sicherheit der Menschen zu steigern. Dafür benötigen wir Sensoren und Aktoren, die untereinander kommunizieren, also vernetzt sind“, erklärt der Wissenschaftler.

Autonom navigieren

Die Umwelt wird es danken: Durch das Arbeiten an der regenerativen Energieversorgung für Sensoren lassen sich große Mengen an umweltschädlichen Batterien einsparen. Autonom navigierende Unterwasserfahrzeuge können eigenständig Gebiete identifizieren und Messungen durchführen, so dass beispielsweise Schadstoffeinleitungen oder die Bildung gefährlicher Algen schnell aufgespürt werden können. Die Tauchroboter können auch zur Inspektion und Instandhaltung von Kaimauern eingesetzt werden. „Der Hamburger Hafen bietet großartige Möglichkeiten, meine Forschung in der Praxis zu erproben. Und für Studierende ergeben sich daraus wirklich spannende Projekte und Abschlussarbeiten“, skizziert Renner seine künftige Arbeit an der Technischen Universität.

Die TU Hamburg kennt der Wissenschaftler bereits gut: Nachdem er hier als Juniorprofessor tätig war und die smartPORT-Arbeitsgruppe leitete, folgte Prof. Bernd-Christian Renner 2020 zunächst einem Ruf an die Universität Koblenz-Landau, um nun als Leiter des Instituts für Autonome Cyber-Physische Systeme an die TU Hamburg zurückzukehren. Renner erklärt: „Ich bin in der Region groß geworden. Ich habe meine Frau in Hamburg kennen gelernt und meine beiden Töchter sind hier geboren. Daher freue ich mich außerordentlich, dass ich die Chance erhalten habe, in diesem Umfeld weiter zu arbeiten“. 

TUHH - Pressestelle
Elke Schulze
E-Mail: elke.schulze@tuhh.de