Autonom unter einer geschlossenen Eisdecke navigieren und präzise die Eisdicke messen: Mit POLARIS entwickelt ein Studierendenteam der Akademischen Raumfahrtinitiative Schweiz (ARIS) im Rahmen des Fokusprojekts der ETH Zürich ein unbemanntes Unterwassergefährt für mehr Sicherheit und Klimaforschung. Panasonic unterstützt das Projekt mit einem TOUGHBOOK 40. Ziel des Projektes ist es, die Dicke von Eisflächen automatisiert und flächendeckend zu erfassen. Am St. Moritzersee, wo jedes Jahr mehrere 10.000 Menschen Veranstaltungen auf dem Eis besuchen, erfolgen Messungen bislang punktuell und manuell. „Jeder Zentimeter zählt. Mit unserem System wollen wir die Eisdicke automatisiert vermessen, um die Sicherheit zu erhöhen und gleichzeitig die Forschung zu unterstützen“, sagt Richard Rüdin, Sponsoring-Verantwortlicher von POLARIS.
Technisch kombiniert das unbemannte Unterwassergefährt mehrere Ortungs- und Sensorsysteme, um auch ohne GPS präzise Positionsdaten zu liefern. Die Eisdicke wird mittels nach oben gerichteter Sonarmessung bestimmt: Ein erster Impuls reflektiert an der Unterseite, ein zweiter an der Oberseite der Eisdecke. Aus dem Zeitunterschied der Echo-Signale wird über die Schallgeschwindigkeit im Wasser die Dicke mit einer Genauigkeit von bis zu 10 mm berechnet. Das Projekt durchläuft mehrere Entwicklungs- und Testphasen – vom Prototyp über kontrollierte Versuche bis zum Einsatz auf zugefrorenen Seen.
Robuste IT mit Linux für extreme Bedingungen
„Bei unseren ersten Tests hat starker Schneefall herkömmliche Laptops schnell an ihre Grenzen gebracht. Für reale Winterbedingungen brauchen wir ein Gerät, das zuverlässig funktioniert, auch bei Schnee, Nässe und Kälte“, so Noel Bühler, Systems Engineer bei POLARIS.
Das Panasonic TOUGHBOOK 40 dient als robuste Schnittstelle zwischen Ingenieurteam und Fahrzeug: zur Systemkonfiguration, Live-Datenanzeige, Videoübertragung sowie als kabelgebundene Sicherheitssteuerung im Notfall. Das vollrobuste Design mit Schutz gegen Kälte, Frost und Wasser, lange Akkulaufzeit mit Hot-Swap-Funktion sowie vielseitige Schnittstellen wie LAN und USB 3.0 ermöglichen verlässliches Arbeiten fernab geschützter Laborumgebungen. Zudem lässt sich Linux auf dem Gerät problemlos installieren und betreiben. Als stabile und entwicklungsfreundliche Plattform bildet es eine geeignete Grundlage für die Softwareentwicklung und gewährleistet gleichzeitig die native sowie breit unterstützte Kompatibilität mit dem eingesetzten Robot Operating System (ROS), das als Middleware für die Systemintegration verwendet wird.
Paradebeispiel für angewandte Ingenieurpraxis
„POLARIS ist ein eindrucksvolles Beispiel dafür, wie junge Hochschulingenieure hochkomplexe Systeme unter realen Umweltbedingungen entwickeln – von autonomer Navigation bis zur Systemintegration“, sagt Marco Rach, Manager Marketing für die Bereiche Enterprise & Public Sektor bei Panasonic TOUGHBOOK. „Für eine erfolgreiche Umsetzung des ETH Zürich Projekts ist nicht zuletzt entscheidend, ob die eingesetzte IT auch unter extremen Bedingungen zuverlässig funktioniert. Für solche Einsätze ist das TOUGHBOOK 40 perfekt gerüstet: dank vollrobuster Bauweise, stabiler Performance selbst bei IT-widrigen Witterungsbedingungen sowie dem Einsatz von Linux bietet es dem Projektteam eine hochzuverlässige Plattform für Entwicklung, Tests und den operativen Einsatz.“
Mit der Unterstützung durch Panasonic gewinnt das Einjahresprojekt zusätzliche technische Stabilität – und kommt seinem Ziel näher, Sicherheit auf dem Eis und Forschung miteinander zu verbinden.
Am 27. Mai präsentiert das Team sein Projekt beim „Fokus Rollout“ an der ETH Zürich gemeinsam mit weiteren Innovationsprojekten.
Über ARIS und POLARIS
Die Akademische Raumfahrtinitiative Schweiz (ARIS) fördert interdisziplinäre studentische Projekte mit hohem technischem Anspruch. Seit der Gründung im Jahr 2017 bietet ARIS in Zusammenarbeit mit der ETH Zürich Studierenden die Möglichkeit, anspruchsvolle Projekte in den Bereichen Raumfahrt und Robotik umzusetzen und dabei wertvolle praktische Erfahrung in interdisziplinären Teams zu sammeln.
Zu diesen Projekten gehört auch POLARIS. Als eines der Fokusprojekte der ETH Zürich entwickelt POLARIS einen autonom navigierenden Roboter mit integrierten Messsystemen für Sicherheitsvermessungen von Eisseeschichten sowie Anwendungen in der Klimaforschung. Das System ist speziell für den Einsatz unter extremen Umweltbedingungen ausgelegt und vereint robuste Hardware mit intelligenter Systemintegration.
Getragen wird das Projekt von einem interdisziplinären Kernteam aus zehn Fokusstudierenden der Fachrichtungen Maschinenbau und Elektrotechnik. Innerhalb eines Jahres führen sie das System von der ersten Konzeptidee bis zum funktionsfähigen Prototypen und verbinden dabei theoretisches Wissen mit praxisorientierter Ingenieursentwicklung auf hohem technischem Niveau.
Weitere Informationen zu POLARIS: Instagram @polaris.ethz | LinkedIn ARIS-POLARIS
Autonome Eismessung: TOUGHBOOK 40 unterstützt Forschungsprojekt POLARIS hinzugefügt von Presse am
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