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Molte acque sono cosparse di rifiuti che non è facile rimuovere. Gli studenti dell'ETH di Zurigo stanno sviluppando robot multifunzionali che rilevano oggetti sommersi e supportano i subacquei nel loro lavoro.
In vielen Gewässern schlummert Abfall, der nicht einfach zu entfernen ist. Studenten der ETH Zürich entwickeln multifunktionale Roboter, die versunkene Gegenstände aufspüren und Taucher in ihrer Arbeit unterstützen.
Il mondo sottomarino è un ambiente impegnativo e pericoloso. Ogni giorno, vite umane e attrezzature sensibili sono messe a rischio durante le operazioni di ricerca e salvataggio, ispezioni e lavori di costruzione, così come nella ricerca oceanografica. Otto studenti dell'ETH hanno sviluppato veicoli subacquei senza equipaggio con il progetto "Tethys Robotics" per aiutare i professionisti a svolgere i loro compiti in modo sicuro, affidabile ed efficiente sott'acqua. Questo include azioni che servono a proteggere le acque - come le misurazioni della qualità dell'acqua o la rimozione dei rifiuti a profondità che altrimenti sarebbero difficili da raggiungere.
Avere dei robot che eseguono questi compiti ha anche altri vantaggi: Nell'industria, i robot portano a una maggiore efficienza perché lavorano con precisione. Questo significa, per esempio, che vengono prodotti meno scarti e merci difettose. Questo fa risparmiare molta energia e risorse. I robot producono anche attrezzature per le energie rinnovabili in modo relativamente economico, come i moduli fotovoltaici o le celle a combustibile di idrogeno.
Una squadra giurata di studenti ETH
Il team del progetto "Tethys Robotics" ha fatto un lavoro pionieristico di successo nel campo della robotica subacquea in Svizzera per diversi anni. Ha già gareggiato con le migliori squadre del mondo alla "MATE ROV Competition" per robot subacquei negli Stati Uniti con il robot "Scubo" - anche con grandi nazioni marittime.
Il fatto che la Svizzera non sia sul mare non è stato un ostacolo per gli studenti dell'ETH: Gli otto inventori hanno lavorato 24 ore su 24 per tre mesi per rendere il loro robot sottomarino pronto al decollo. Quando "Scubo" si è poi tuffato per la prima volta nella piscina olimpica di Kingsport in Tennessee nel giugno 2019, la gioia è stata grande. "Tethys Robotics" è entrata direttamente tra le prime 10 squadre.
Per una maggiore sicurezza e una migliore qualità dell'acqua
Nel frattempo, "Tethys Robotics" sta per entrare nella fase finale di test del robot marino "Proteus". In futuro, questo robot faciliterà principalmente il lavoro dei sommozzatori professionisti che svolgono lavori fisicamente impegnativi sott'acqua o cercano oggetti e persone scomparse. Facendo fare al robot il lavoro preliminare, i sommozzatori possono immergersi per cercare oggetti in modo più mirato e sono esposti a un rischio molto minore.
Ma Proteus non esegue solo compiti di ricerca in modo efficiente; il robot può anche essere utilizzato per misurare la qualità dell'acqua. Il vantaggio rispetto ai metodi convenzionali è che è dotato di una sonda e può viaggiare lungo un percorso precedentemente definito e raccogliere dati sul valore PH e sul contenuto di ossigeno, per esempio.
All'inizio c'è una formazione tecnica di base
Ciò che Tethys Robotics mostra in modo impressionante: Si può fare molto con una formazione tecnica di base, soprattutto per l'ambiente. Inoltre, molti progetti che vengono sviluppati come parte di un diploma tecnico in Svizzera spesso servono più tardi come idee per le start-up. Un buon esempio è la Climeworks AG, che è stata fondata nel 2009 come spin-off dell'ETH di Zurigo. I due fondatori studiavano ingegneria meccanica all'ETH all'epoca. Come parte dei loro studi, hanno lavorato sulle tecnologie per rimuovere la CO2 dall'aria ambiente. Oggi Climeworks gestisce un impianto in Islanda dove la CO2 viene filtrata dall'aria e poi immagazzinata sottoterra come pietra.
Il team di Tethys Robotics sta seguendo un percorso simile: uno dei fondatori, Jonas Wüst, era già affascinato dalla tecnologia al liceo. Nella sua ricerca della laurea giusta, ha considerato l'informatica, l'ingegneria elettrica e l'ingegneria meccanica. Alla fine, ha deciso di studiare ingegneria meccanica all'ETH perché gli ha offerto un'ampia gamma di opportunità di sviluppo. Durante i suoi studi, Jonas è diventato sempre più interessato alla robotica - un campo in cui la ricerca applicata è possibile.
Die Unterwasserwelt ist eine anspruchsvolle und gefährliche Umgebung. Jeden Tag werden Menschenleben und empfindliche Geräte bei Such- und Rettungsaktionen, Inspektionen und Bauarbeiten sowie in der ozeanographischen Forschung gefährdet. Acht Studenten der ETH haben mit dem Projekt «Tethys Robotics» unbemannte Unterwasserfahrzeuge entwickelt, die Fachleute bei der sicheren, zuverlässigen und effizienten Ausführung ihrer Aufgaben unter Wasser unterstützen. Dazu gehören auch Aktionen, die zum Schutz der Gewässer dienen – etwa Wasserqualitätsmessungen oder das Entfernen von Abfall in Tiefen, die sonst nur schwer erreicht werden könnten.
Solche Aufgaben von Robotern durchführen zu lassen, hat auch weitere Vorteile: In der Industrie führen Roboter zu mehr Effizienz, da sie präzise arbeiten. Dadurch wird beispielsweise weniger Ausschuss und fehlerhafte Ware produziert. Das spart sehr viel Energie und Ressourcen. Roboter stellen auch relativ günstig Anlagen für erneuerbare Energien her, etwa Photovoltaikmodule oder Wasserstoff-Brennstoffzellen.
Ein eingeschworenes Team von ETH-Studenten
Das Projektteam von «Tethys Robotics» leistet seit einigen Jahren in der Schweiz erfolgreiche Pionierarbeit im Bereich der Unterwasserrobotik. So hat es sich bereits an der «MATE ROV Competition» für Unterwasserroboter in den USA mit dem Roboter «Scubo» mit den besten Teams der Welt gemessen – auch mit grossen Meeresnationen.
Dass die Schweiz nicht am Meer liegt, war dabei kein Hindernis für die ETH-Studenten: Die acht Tüftler arbeiteten drei Monate rund um die Uhr, um ihren Unterwasserroboter startklar zu machen. Als dann im Juni 2019 «Scubo» in Tennessee das erste Mal im olympischen Schwimmbecken von Kingsport nach Gegenständen tauchte, war die Freude gross. «Tethys Robotics» schaffte es direkt unter die besten 10 Teams.
Für mehr Sicherheit und bessere Wasserqualität
Inzwischen steht «Tethys Robotics» kurz vor der letzten Testphase des Seeroboters «Proteus». Dieser soll zukünftig vor allem die Arbeit der Berufstaucher erleichtern, die physisch anspruchsvolle Arbeiten unter Wasser ausführen oder nach Gegenständen und vermissten Personen suchen. Indem der Roboter die Vorarbeit leistet, können Taucher gezielter nach Gegenständen tauchen und sind einem viel kleineren Risiko ausgesetzt.
Aber nicht nur Suchaufträge erfüllt Proteus effizient, auch für Wasserqualitätsmessungen lässt sich der Roboter einsetzen. Der Vorteil gegenüber herkömmlichen Verfahren liegt darin, dass er mit einer Sonde ausgestattet ist und einen zuvor festgelegten Pfad abfahren kann und beispielsweise Daten zu PH-Wert und Sauerstoffgehalt erfasst.
Am Anfang steht eine technische Grundausbildung
Was Tethys Robotics sehr eindrücklich zeigt: Mit einer technischen Grundbildung kann man vieles machen, gerade für die Umwelt. Zudem dienen viele Projekte, die im Rahmen eines technischen Studiums in der Schweiz entwickelt werden, später oft als Idee für Start-ups. Ein gutes Beispiel dafür ist die Climeworks AG, die 2009 als Spin-off der ETH Zürich gegründet wurde. Die beiden Gründer studierten damals an der ETH Maschinenbau. Im Rahmen ihres Studiums hatten sie sich mit Technologien zur Entfernung von CO2 aus der Umgebungsluft befasst. Heute betreibt Climeworks eine Anlage in Island, wo CO2 aus der Luft gefiltert und anschliessend unterirdisch als Stein gespeichert wird.
Einen ähnlichen Weg bestreitet jetzt das Team von Tethys Robotics: So war einer der Gründer, Jonas Wüst, bereits im Gymnasium von Technik fasziniert. Auf der Suche nach dem passenden Studium zog er Informatik, Elektroingenieurwissenschaft und Maschinenbau in Betracht. Letztlich entschied er sich für ein Maschinenbau-Studium an der ETH, weil ihm dieses eine breite Palette an Weiterentwicklungsmöglichkeiten bot. Während des Studiums begann sich Jonas dann zunehmend für Robotik zu interessieren – ein Feld, in dem angewandte Forschung möglich ist.