RanMarine: Präzise Navigation für autonome Schwimmroboter

Die niederländische Firma RanMarine Technology reinigt mit einer autonomen Aqua-Drohne Häfen, Wasserstraßen und Kanäle. Für die exakte Navigation nutzt sie Precise Positioning der Telekom.

„Unsere Ozeane versinken im Plastikmüll!“, titelte der WWF kürzlich auf seiner Website. Der Umweltorganisation zufolge gelangt weltweit pro Minute eine Lastwagenladung an Flaschen, Tüten und sonstigen Kunststoffabfällen in die Meere – und zwar zu etwa 80 Prozent von Land aus, über Flüsse und Kanäle oder von Häfen und Stränden. Hier setzt RanMarine Technology mit seinem WasteShark an. Das niederländische Start-up hat eine kleine Schwimmdrohne für die Gewässerreinigung entwickelt, die gezielt auf dem Wasser treibenden Abfall und vor allem Plastikmüll entfernt, der sonst irgendwann im Ozean landet.

Die Mission von RanMarine: Städten, Hafenbehörden und Unternehmen ein technisches Hilfsmittel zur Reinigung von Gewässern an die Hand zu geben. Der WasteShark sammelt in seinem Inneren etwa 160 Liter schwimmende Abfälle. Der elektrisch angetriebene Müllschlucker kann bis zu acht Stunden auf dem Wasser operieren, dann ist eine Aufladung der Batterie fällig.

Das Gefährt lässt sich auch zur Beseitigung kleinerer Ölmengen einsetzen, die in Häfen beim Betanken von Booten entstehen können. Oder hilft beim Kampf gegen invasive Pflanzen: Die Wasserhyazinthe zum Beispiel ist mit ihren lilafarbenen Blüten im Gartenteich meist ein gern gesehener Gast. Im Bade- oder Stausee dagegen ist sie ein unkontrolliert wucherndes Ärgernis. Dem rückt die Firma BERKY aus dem Emsland, einer der Partner von RanMarine, mit speziellen Mähsammelbooten professionell zu Leibe. Die zehn Meter langen und zehn Tonnen schweren Wasserfahrzeuge kommen allerdings nicht in alle Ecken. Hier kommt jetzt als Unterstützung der WasteShark zum Einsatz, der sich per Fernsteuerung überall dorthin lenken lässt, wo noch Pflanzenreste oder Unrat übriggeblieben sind.

RanMarine begann 2016 mit einem funkgesteuerten Modell. Seit 2019 ist der WasteShark – als Weltneuheit, gefördert unter anderem vom EU-Programm Horizon 2020 – auch autonom unterwegs: Ausgestattet mit einer Frontkamera, einem LiDAR-Sensor (Light detection and ranging) und einem GPS-Empfänger, kann sich die Reinigungsdrohne selbstständig in Gewässern orientieren und Hindernissen ausweichen. Die Sammelroute mit verschiedenen Wegpunkten legen Nutzer zuvor auf einer digitalen Karte fest. Das System hatte allerdings auch seine Schwächen: Die Ungenauigkeit von GPS (Global Positioning System) beim Bestimmen der Position via Satellit kann mehrere Meter betragen. Ausreichend für eine Wandertour – ungenügend für den Betrieb eines autonomen Roboters, der spezielle Aufgaben bewältigen muss.

Der WasteShark kann nämlich mittlerweile auch mit Sensoren die Wasserqualität messen; die Messpunkte sollten so exakt wie möglich lokalisierbar sein. Und für die neueste Version benötigte RanMarine sogar eine zentimetergenaue Positionsbestimmung: Künftig soll der schwimmende Roboter zum Entleeren seines Müllbehälters sowie zum Aufladen des Akkus selbstständig eine Dockingstation ansteuern können.

Hier kommt die Telekom ins Spiel: Die Lösung Precise Positioning ermöglicht, wie der Name schon sagt, eine extrem präzise Bestimmung der Position von mobilen Fahrzeugen – bis auf wenige Zentimeter genau. Ein flächendeckendes Netzwerk aus hunderten Telekom-Referenzstationen auf mehreren Kontinenten misst lokale Störungen in der GNSS-Satellitennavigation (Global Navigation Satellite System; dazu gehört der US-Dienst GPS ebenso wie das europäische Galileo). Ein cloudbasierter Dienst des Telekom-Partners Swift Navigation sendet die korrigierten Positionsdaten via 4G-Mobilfunk zum Fahrzeug – in diesem Fall zum WasteShark.

Precise Positioning bringt RanMarine gleich mehrere entscheidende Vorteile. Die Drohne findet nicht nur sicher ihren Weg zur Lade- und Entleerstation. „Zuvor hat sie wegen des GPS-Drifts immer wieder gestoppt, so als müsste sie über den weiteren Weg nachdenken“, sagt Gründer und CEO Richard Hardiman. „Jetzt ist sie auf dem gesamten abgesteckten Kurs präzise unterwegs und bewegt sich flüssig.“ Dadurch kann der WasteShark in derselben Zeit mehr Müll sammeln – was die Kosten reduziert und weniger Ladezyklen erfordert. Außerdem lassen sich Ort und Zeitpunkt der unterwegs gemessenen Wasserqualitätsdaten wie pH-Wert oder Temperatur exakt bestimmen. Hindernissen kann die Aqua-Drohne noch zuverlässiger ausweichen.

„Das System der Telekom ist deutlich zuverlässiger als öffentliche Korrekturdienste und funktioniert out-of-the-box“, sagt Hardiman. „Außerdem ist der Dienst in fast allen Gebieten auf der Welt verfügbar, in denen unser WasteShark im Einsatz ist.“ Precise Positioning lässt sich für eine unbegrenzte Zahl an Fahrzeugen skalieren – und RanMarine plant bereits ein neues Modell: den „MegaShark“.  Dieser autonome Reinigungsroboter ist etwa fünfmal so groß wie der WasteShark und dementsprechend ausgelegt für größere Mengen Müll – oder Wasserhyazinthen-Teppiche.