Treebot linuxt von Liane zu Liane

Hoch in den Baumwipfeln schwingt sich ein mobiler Robotertarzan durch den Wald und beobachtet genau alle Veränderungen der Umwelt

Der Wald leidet und stirbt, auch in den USA. Die globalen Klimaveränderungen wirken auf die Bäume genauso wie lokale Umweltverschmutzung. Aber was geschieht genau und wie laufen die Veränderungen ab? Bisher mussten Biologen und Klimaforscher in den Wald gehen, periodisch Proben entnehmen, bei Exkursionen selbst die Kreisläufe vor Ort studieren. Nun hilft ihnen ein "Roboter-Tarzan", der selbstständig durch die Baumwipfel turnt, und alles beobachtet, was vorgeht. Seine Sensoren zeichnen verschiedene Daten auf und übermitteln sie per Internet direkt an die Wissenschaftler.

Schema der Hängung der Kabelwege und Sensorverbindungen des Treebot-Prototyps im Gifford Pinchot National Forest, Bild: US Centre for Embedded Network Sensing

Entwickelt wurde der mechanische Waldforscher vom US Centre for Embedded Network Sensing (CENS). Treebot, wie die Wissenschaftler ihn nennen, verfügt über Sensoren, die miteinander verbunden sind, er zeichnet Bilder mit einer Webcam direkt auf und überträgt alle seine gesammelten Daten kabellos ins Netz. Der Waldläufer aus Blech gehört zum Programm "Networked Infomechanical Systems" (NIMS), das es sich zum Ziel gesetzt hat, ausgewählte Umweltbereiche durch Sensorsysteme automatisch zu überwaschen.

Bei dem NIMS- Projekt stehen einige Punkte im Vordergrund. Einer davon ist Selbsterkenntnis: Die Sensorensysteme sollen sich gegenseitig checken und ergänzen. Wenn Ausfälle passieren oder Mängel auftreten, soll das System von sich aus darauf aufmerksam machen. Durch die "Sensor-Vielfalt" soll die größtmögliche Aufnahme von Informationen in Zeit und Raum garantiert werden. Multiple Netzwerke, die über Knoten verbunden sind, sollen "koordinierte Mobilität gewährleisten und miteinander kommunizieren. Es ist auch möglich physische Stichproben zu erheben, z.B. eine chemische Prüfung von Wasser oder atmosphärischen Gasen durch integrierte Kleinlabore. Das ganze System dient der ökologischen Forschung; mobil und flexibel werden Umweltbedingungen erforscht und alle Veränderungen aufgezeichnet.

NIMS-System Treebot im Einsatz in einer Höhe von ungefähr 50m über dem Grund, Bild: US Centre for Embedded Network Sensing

Der erste Prototyp ist seit September 2003 der mit Linux programmierte Treebot, der innerhalb der Forschungsstation "Wind River Canopy Crane Research Facility" (WRCCRF) innerhalb des "Gifford Pinchot National Forest" von Baum zu Baum düst. Der Roboter wird durch Solarzellen mit Energie versorgt und bewegt sich auf Kabelsystemen - vor allem durch die Baumwipfel. Er kann sich aber auch in Richtung Waldboden abseilen, um dort alle Gegebenheiten zu erforschen. Dort unten tauscht er sich auch mit fix montierten Sensoren aus, die seine Aufzeichnungen und Analysen mit ihren "Berichten" ergänzen.

Aber hoch oben, auf dem Dach des Waldes, findet der Hauptteil der Interaktion mit den atmosphärischen Bedingungen statt und diese 90 Prozent der Austauschvorgänge ständig zu verfolgen, ist eine der Herausforderungen für den Treebot. Änderungen der Lichtverhältnisse, der Feuchtigkeit und der Kohlendioxidgehaltes der Luft ändern die Lebensbedingungen der Bäume grundlegend. Der Projektleiter William Kaiser kommentierte gegenüber der BBC:

Es ist sehr wichtig für die Gemeinde der Biologen, die Interaktionen zwischen der Atmosphäre und der Umweltbedingungen des Waldes zu verstehen... Wenn wir die neue NIMS-Technologie einsetzen, gibt uns das die Möglichkeit Instrumente überall einzusetzen und sie sowohl horizontal wie vertikal zu bewegen. Gleichzeitig können wir die gesamte Pflanze wie auch einzelne Blätter über eine gewisse Zeit beobachten, indem wir Spektrografie einsetzen... Wir sind sehr aufgeregt und finden, dass es wirklich ein wichtiger Durchbruch für uns ist, nun eine Vielfalt von befestigten und beweglichen Sensoren nutzen zu können.

Treebot zeichnet Bilder und die Daten seiner Analysen auf, um sie dann ins Internet zu schicken, wo die Wissenschaftler sie abrufen können. Die Forscher wiederum sind in der Lage, den Tarzan-Roboter zu steuern und ihm Aufträge zu erteilen, wenn sie etwas genauer wissen wollen.

Anfang diesen Jahres sollen weitere Treebots zum Einsatz kommen, bald sollen sich drei von ihnen von Liane zu Liane schwingen. Geplant ist auch, die von ihnen erhobenen Daten und Fotos auf einer speziellen Website für den Schulunterricht zur Verfügung zu stellen. (Andrea Naica-Loebell)

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