Avocado-Roboter seilt sich von Bäumen ab und sammelt Umweltdaten

Wissenschaftler der Eidgenössisch Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) und der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft haben einen Roboter entwickelt, der Umweltdaten etwa in Bäumen des tropischen Regenwaldes sammeln kann. Der Roboter wird an einem Ast in der Baumkrone befestigt und seilt sich dann autonom ab. Äste und andere Hindernisse umgeht der Avocado getaufte Roboter, in dem er sich mit Rotoren zum Schwingen bringt.

Das Erkunden von Lebensräumen in tropischen Regenwäldern ist eine Herausforderung. Forscher können durch das Erklettern der Bäume den artenreichsten Lebensbereich, das dichte Kronendach, lediglich punktuell erforschen. Eine ganzheitliche Erfassung ist dabei nicht möglich. Auch die Datengewinnung durch Drohnen ist schwierig, da sie durch das dichte Blattwerk behindert werden. Hier kommt der Avocado-Roboter der ETH ins Spiel, der seinen Namen von der Frucht erhalten hat, der er der Form nach ähnelt.

In einem 3D-gedruckten tropfenförmigen Gehäuse haben die Forschenden diverse Umweltsensoren, zwei elektromotorisch betriebene Rotorblätter und eine Seilwinde untergebracht, wie sie in der Studie "Design, Modeling, and Control of AVOCADO: A Multimodal Aerial-Tethered Robot for Tree Canopy Exploration" schreiben, der in IEEE Transactions on Robotics erschienen ist.

Empfohlener redaktioneller Inhalt

Mit Ihrer Zustimmmung wird hier ein externes Video (Kaltura Inc.) geladen.

Videos immer laden Video jetzt laden

Ich bin damit einverstanden, dass mir externe Inhalte angezeigt werden. Damit können personenbezogene Daten an Drittplattformen (Kaltura Inc.) übermittelt werden. Mehr dazu in unserer Datenschutzerklärung.

Abseilen durch die Baumkrone

Der Avocado-Roboter wird mit dem integrierten Seil an einem Ast in der oberen Baumkrone befestigt. Das Gewicht der Instrumente und des Roboters spielen dabei fast keine Rolle, weil er fest in der Baumkrone verankert ist. Über die Seilwinde kann er sich selbstständig auf die gewünschte Explorations-Höhe ablassen. Das geschieht so leise, dass die Urwaldbewohner nicht gestört werden. Trifft er dabei auf ein Hindernis, wie etwa Äste und Blattwerk, kann er seine Rotoren dazu benutzen, um das Seil zum Schwingen zu bringen und sich damit um das Hindernis autonom herumzubewegen. Zur Erkennung eines möglichen Weges nutzt er eine Kamera, um sich vorher einen Weg auszurechnen. Das klappt aufgrund der schwierigen, abwechselnden hellen und dunklen Lichtverhältnisse aber noch nicht optimal. Die Wissenschaftler wollen deshalb eine Tiefenwahrnehmung hinzufügen.

Auf den unterschiedlichen Höhen erfasst der Roboter dann Umweltdaten, wie etwa Feuchtigkeit und Temperatur. Daraus erstellt der Roboter eine Karte über das Mikroklima. Zusätzlich kann er mit Greifarmen ausgerüstet werden, um etwa DNA-Proben zu sammeln.

Noch erfolgt die Befestigung von Avocado manuell. Später ist geplant, den Roboter mit einer Drohne an seinen Bestimmungsort zu bringen. Den Strom für den Betrieb könnte Avocado dann aus Solarzellen beziehen, die über der Baumkrone angebracht werden. Viel Strom benötigt der Roboter allerdings ohnehin nicht. Die Sensoren sind wenig energiehungrig und die Seilwinde und Rotoren benötigen nur dann Strom, wenn sie im Einsatz sind.

Mit Avocado und weiteren Forschungsansätzen auf diesem Gebiet haben es die Wissenschaftler zusammen mit anderen ETH-Forschern in das Finale des "XPRIZE Rainforest"-Wettbewerbs geschafft. Der Wettbewerb richtet sich an Forschungsgruppen, die Innovationen zum Erfassen von Biodiversität in tropischen Regenwäldern entwickeln. Damit soll verhindert werden, dass wertvolle Daten über diese Lebensräume durch Abholzung der Wälder verloren gehen.

(olb)