Met robots plastic afval van de zeebodem verwijderen, in de toekomst moet het de normaalste zaak van de wereld zijn. Binnen het SeaClear-project is hiervoor een autonoom robotsysteem ontworpen, bestaand uit twee onderwaterrobots en een observatierobot. Met het realiseren van het cruciale grijper-onderdeel is het systeem nu bijna klaar voor de eerste praktijktesten.

"Kustwateren zijn wereldwijd vervuild met afval, zoals stukken plastic, flessen of banden. Nu ruimen duikers dit afval op de zeebodem op, vooral in toeristische gebieden. Maar dit is een dure en voor de duikers soms gevaarlijke oplossing", zegt Bart de Schutter van het TU Delft Center for Systems and Control. "In het SeaClear -project ontwikkelen we daarom een autonoom systeem met onderwaterrobots om afval van de zeebodem te verwijderen. We letten er daarbij natuurlijk op dat het leven op de zeebodem niet wordt aangetast." 

"Het systeem ziet er als volgt uit: we hebben een vaartuig op het water (surface vessel) en twee onderwaterrobots. Een wat kleinere robot is de zogenoemde observatierobot. Deze scant de zeebodem met een camera en met sonar. Deze robot brengt in kaart waar er stukken afval liggen en wat voor soort afval het betreft. Als de observatierobot eenmaal een stuk afval heeft geïdentificeerd, stuurt de robot deze informatie naar de andere onderwaterrobot, die is uitgerust met een Gripper. Deze robot gaat naar het afval toe en pakt hiermee het stuk afval op om het vervolgens in een grote mand te deponeren. De Gripper is met een raamwerkstructuur ontworpen zodat, als er per ongeluk een vis wordt opgepakt, deze nog kan ontsnappen. Daarnaast kan ook de robot kan onderscheid maken tussen afval en waterleven, zoals vissen en zeewier. Hiervoor gebruiken we geavanceerde algoritmes."

De TU Delft coördineert het onderzoek en is verantwoordelijk voor de beeldherkenning en classificatie van het afval en de 'sensorfusie': de observatie van afval kan gebeuren via sonar of via video. Bij slecht zicht, zoals in de haven van Hamburg, een van de twee testsites, moet sonar worden ingezet. De Schutter: "Wij kunnen de data van de videobeelden combineren met de sonarbeelden. Bij videobeelden zijn al beelden gelabeld, maar dat soort data is nog niet gelabeld bij sonardata. Daarom willen we gelabelde data van videobeelden overbrengen naar gelabelde data voor sonar." Ook houdt de universiteit de bewegingen van de verschillende onderwater-voertuigen in de gaten, die omwille van de transfer van data en stroom via kabels verbonden zijn met het basisvaartuig. Belangrijk is dat deze kabels niet met elkaar in de war raken. "Zeker als we het systeem gaan opschalen, wordt dat een belangrijk onderwerp." 

De Gripper

De gripper was het lastigste element om te ontwikkelen, maar ook deze is nu klaar. Onderzoekers van TU Munich ontwikkelde een eenvoudig prototype voor een robuuste werking onder zware omstandigheden dat een basis biedt voor het vergelijken van de efficiëntie met upgrades met afzuigmogelijkheden en andere geavanceerde functies. In de video onderaan het artikel wordt een Kuka iiwa-robot gebruikt om de beweging van het onderwatervoertuig te simuleren waaraan de skid en grijper worden bevestigd. De veelzijdigheid en robuustheid van het grijperontwerp wordt getoond door verschillende objecten van verschillende vormen en materialen te verzamelen, van stijve maar vervormde blikken tot flexibele netten of stapels objecten. 

"We hebben twee testsites; eentje in Dubrovnik en een andere in de haven van Hamburg. In september zullen we de eerst testen uitvoeren, in Dubrovnik. Daarbij testen we de verschillende componenten van het systeem en zullen we kijken of we stukken afval die we zelf op de zeebodem hebben geplaatst, automatisch kunnen herkennen en oppakken." 

Bart de Schutter: "In de toekomst willen we SeaClear sterk gaan uitbreiden. We willen het systeem repliceren zodat het in meerdere gebieden tegelijk ingezet kan worden. Dan kunnen we een heel groot gebied scannen en kunnen we de oceaan echt schoonmaken."