Einen Geruch bestimmen und bis zur Quelle zurückverfolgen - mit
einem Heer von kleinen Robotern... Ein neuartiger Ansatz, der im
Rahmen eines Projekts des Nationalen Forschungsschwerpunkts «Mobile
Informations- und Kommunikationssysteme» (NFS MICS) zur Anwendung
kommt, gibt Anlass zu neuer Hoffnung im Bereich Entminung:
Vielleicht muss diese gefährliche Arbeit schon bald nicht mehr von
Menschen und Tieren durchgeführt werden.

Geruchs-Sensoren erleben eine rasante Entwicklung. Einige
Detektoren erreichen bereits beinahe die Empfindlichkeit einer
Hundenase. Obwohl diese Technik noch ziemlich kostspielig ist, wird
sie immer häufiger an Flughäfen und Zöllen eingesetzt. Sie bietet
sich dazu besonders an, da ein Sensor im Gegensatz zu einem Hund
weder Schlaf benötigt noch Launen hat. Ausserdem ist es einfacher,
einen Sensor zu regulieren als ein Tier zu dressieren. Allerdings
kann eine elektronische Spürnase den Hund nicht vollständig
ersetzen. Hier kommen die Algorithmen und Arbeiten des Teams um
Prof. Alcherio Martinoli vom Nationalen
Forschungsschwerpunkt «Mobile Informations-
und Kommunikationssysteme» (NFS MICS) ins Spiel.

Seit einem Jahr entwickeln die Forschenden Werkzeuge, mit denen
Roboter einen Geruch aufspüren sollen. Die grösste Hürde bei der
Lösung dieser Aufgabe ist die Luft selbst, da ihre Strömungen,
Richtungswechsel und Turbulenzen dafür sorgen, dass sich Gerüche
unregelmässig - sozusagen in «Paketen» - verbreiten. Schliesslich
hängt die Effizienz der Sensoren natürlich auch von ihrer
Reaktionszeit ab.

Die meisten bisher durchgeführten Forschungsarbeiten zum Thema
Geruchslokalisierung beschränkten sich auf den Einsatz eines
einzigen Roboters. Beim MICS-Projekt werden mehrere Roboter
verwendet, und die Erfahrung von Professor Martinoli im Bereich
verteilter olfaktorischer Systeme am California Institute of
Technology (Pasadena, USA) leistet wertvolle Hilfe. «Wir wollen ein
verteiltes System entwickeln, mit dem Gerüche zuverlässiger und
schneller lokalisiert werden können. Damit dieses Ziel erreicht
werden kann, müssen sich die Roboter untereinander verständigen und
koordinieren können», erklärt der Doktorand Thomas Lochmatter. Die
Besonderheit des Projekts besteht in der Programmierung, die den
Robotern einerseits eine enge Zusammenarbeit ermöglicht,
andererseits verschiedene miniaturisierte Module zur
Geruchsdetektion, Kommunikation, relativen Positionsbestimmung,
Windmessung und Navigation auf kleinstem Raum (etwa ein Würfel mit
10 cm Seitenlänge) miteinander verknüpft.

So sammeln die Wissenschafter mit einer Armada von einem Dutzend
Khepera III-Robotern Erfahrungen. Diese Roboter wurden in
Zusammenarbeit mit der Firma K-Team in Yverdon (ein Spin-off der
ETHL) entwickelt. Sie sind mit einem Sensor für flüchtige
organische Verbindungen ausgerüstet, der organische Gerüche
(Deodorant, Parfum, Alkohol) aufspürt. Dieser Sensor wurde von
MicroChemical Systems in Corcelles (NE) bereitgestellt.

Schnüffelnde Sensoren
Die Roboter werden entweder in einem Windkanal - mit stabilen und
reproduzierbaren Bedingungen - oder im Freien eingesetzt. In naher
Zukunft möchten die Wissenschaftler die Roboter sogar mit einem
Rohr nach dem Vorbild der Nase ausstatten, mit dem diese Gerüche in
der Luft oder am Boden «erschnüffeln» können.

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