Unterwasserroboter für seichte und gefährliche Gewässer

Tethys Robotics ist ein Spin-off der ETH Zürich und entwickelt Unterwasserdrohnen. Die kleinen Tauchroboter werden zum Beispiel bei Inspektionstauchgängen von Wasserkraftwerken, zur Bergung von Munition oder bei der Suche nach Personen und Objekten eingesetzt.

Bild: Tethys

Vom Taucher zur Unterwasserdrohne

Die Erforschung von Gewässern mittels maschineller Unterstützung ist nichts Neues; Tauchroboter gibt es seit den späten 50ern. Die Bilder der Titanic, die den Innenraum des auf rund 3800 Metern Tiefe liegenden Wrack zeigen, haben sich mit dem gleichnamigen Film ins kollektive Gedächtnis eingebrannt. Ebenso spektakulär war der Tauchgang zum tiefsten Punkt des Marianengrabens im Jahr 1995 mit dem japanischen Tauchroboter Kaikō.

Tatsächlich sind die meisten herkömmlichen Tauchroboter ziemlich gross und müssen mit einem Kran ins Wasser gelassen werden. Für Tauchgänge in kleineren und weniger tiefen Gewässern wie Seen, Flüssen oder Werften sind solche Tauchroboter viel zu gross. Die Alternative, auf menschliche Taucher:innen zurückzugreifen, ist teuer und gerade bei herausfordernden Bedingungen riskant.

Das Start-up Tethys Robotics entwickelt zurzeit einen kleinen Tauchroboter. Dieser ist 75 Zentimeter lang, 50 Zentimeter breit, wiegt 39 Kilogramm und sieht einer Drohne ähnlich. Da GPS-Signale unter Wasser nicht funktionieren, sind die Unterwasserdrohnen von Tethys Robotics standardmässig mit einer Kamera und einem Sonar ausgestattet; damit sehen sie im Wasser und orten Gegenstände oder Lebewesen wie Delfine mittels ausgesandeter Schallimpulse. Das System ist modular, d. h. es können flexibel Werkzeuge und Sensoren montiert werden.

«Wir fokussieren bewusst darauf, dass die Unterwasserdrohne kompakt bleibt», betont Jonas Wüst, CEO von Tethys Robotics, und fügt hinzu: «Noch vor zehn Jahren war es unmöglich, so kleine autonome Tauchroboter zu bauen, die damaligen Roboter wogen ein paar hundert Kilogramm. Wegen seines geringen Gewichts lässt sich unser Tauchroboter von ein bis zwei Personen bedienen. Die Grösse unserer Roboter bietet den Vorteil, dass sie auch in Stauseen oder Flüssen wie der Limmat oder der Aare eingesetzt werden können.»

Solche Roboter kommen also überall dort zum Einsatz, wo bisher Taucher:innen aktiv waren. Etwa zum Bergen von Munition. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind die Personen- oder Objektsuche sowie die Inspektion und Wartung von Infrastruktur: Dazu gehört beispielsweise die Reinigung von Gittern oder Pumpen durch das Entfernen von Algen oder Ästen. «Als Robotik-Start-up haben wir viele Ideen, wo unsere Tauchroboter eingesetzt werden können. Allerdings sind wir momentan dabei, unseren genauen Business Case zu definieren», so Jonas Wüst.

Künstliche Intelligenz als Standardwerkzeug

In der Robotik ist der Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) mittlerweile Standard. Auch bei den Unterwasserdrohnen von Tethys Robotics kommt KI zum Einsatz. Einerseits in der Navigation: Die Abfolge von Bewegungen, um komplexe Manöver vorzunehmen, ist mit KI nicht nur einfacher zu implementieren, sie liefert auch die eleganteren Bewegungen als herkömmliche Algorithmen. Andererseits wird KI in der Nachverarbeitung der Messpunkte eingesetzt, etwa um ein 3D-Modell des inspizierten Raumes zu erstellen. Dabei werden die Messdaten aus dem Sonar mit den Bildern der Kamera oder den Daten weiterer Sensoren kombiniert. Das Erstellen eines dreidimensionalen Bildes für einen Bereich von zehn auf zehn Metern dauert ca. eine Stunde.

Chancen für Robotikfirmen in Zürich

Im Unterschied zu anderen Start-ups haben Robotikunternehmen hohe Kosten: Es muss nicht nur entwickelt, sondern auch gebaut werden, was sowohl einen höheren Einsatz an Material als auch an Personenressourcen erfordert. Zudem sind viele Komponenten für Unterwasserdrohnen teurer zu erhalten als vergleichbare Bauteile für Landroboter.

Tethys Robotics hat seine Büroräumlichkeiten seit einigen Monaten im Wyss Zurich Translational Center und profitiert von dessen multidisziplinären Umgebung. Dies betrifft einerseits die finanzielle Förderung, aber auch den Zugang zu Infrastruktur und Expert:innen. Eingebettet ist die Firma aber genauso in das Ökosystem von Start-ups im Bereich Robotik. Dies bringt zahlreiche Vorteile, weil Start-ups mit ähnlichen Herausforderungen zu kämpfen haben. Jonas Wüst formuliert es so:

«Da sich die wenigsten Start-ups direkt konkurrenzieren, ist der Austausch in der Szene und mit Kolleg:innen aus anderen Unternehmen sehr wertvoll und hat schon an manchen Stellen entscheidende Hinweise gegeben. Zudem gibt es Initiativen wie Swisscom Ventures und die Plattform «KI und Robotik», die den Austausch fördern. Für uns ist ein solcher Austausch sehr wertvoll; es hilft, wenn Menschen aus ähnlichen Bereichen an einen Tisch kommen und gemeinsam über Lösungen diskutieren.»