Waar ben ik, wat zie ik en waar ga ik heen?

‘Ontwerp een autonoom varende boot voor de Roboboat Competition in Florida en probeer de wedstrijd te winnen.’ Zo luidde de opdracht die Damen Shipyards Gorinchem gaf aan studenten van de minor Robotica aan de TU Delft.
Timothy Puglia is één van de zes studenten die zich vol overgave op dit project stortten. “Damen werkt graag samen met studenten aan technologische innovaties, zoals het autonome varen dat heel erg in opkomst is. Met elkaar hopen we dat dit project gaat bijdragen aan de verdere ontwikkeling van volledig functionele autonome schepen.”

In de afgelopen maanden ontwierp Timothy samen met zijn collega-studenten de roboboot en gaven hem de naam Trident. “Dit traject bestaat eigenlijk uit twee delen”, vertelt Timothy. “Tijdens onze minor, die vijf maanden duurt, ontwierpen we een roboboot die zelfstandig kan varen en acties kan uitvoeren. De minor is inmiddels afgerond, maar wij gaan als team nog even door om de roboboot ‘wedstrijdklaar’ te krijgen.”

Drietand
Stabiliteit was volgens Timothy een belangrijk aandachtspunt tijdens de ontwikkelfase. “Dat is de reden dat we qua vorm voor een trimaran kozen, dus een boot met drie parallelle rompdelen. In het middelste rompdeel is ruimte voor de computers, de sensoren en de bekabeling. Ook kunnen we dankzij deze vorm aan weerskanten van de boot motoren hangen. Door de snelheid per motor aan te passen, kan de boot door het water manoeuvreren zodat we geen roer nodig hebben. Draait de ene motor harder dan de ander, dan maakt de boot een bocht. De vorm van de boot verklaart ook meteen de naam Trident: het ziet er namelijk uit als een drietand, het symbool van Poseidon, de god van de zee.”

De eerste keer dat de studenten de roboboot te water lieten, was volgens Timothy een spannend moment. “Normaal gesproken maken ontwerpers eerst een modelboot, maar daar hadden wij geen tijd voor. De boot moest eigenlijk in één keer helemaal goed zijn. De boot deed meteen alles wat we vroegen en zelfs beter dan we hadden gehoopt. Daar waren we natuurlijk best trots op.”

Hardware
De Trident gaat dit jaar meedoen aan de Roboboat Competition in Florida van 18 tot en met 24 juni. Timothy: “De competitie wordt in 2018 voor de elfde keer georganiseerd. Er zijn teams die al jarenlang mee doen, voor ons het is de eerste keer. Dat maakt het extra spannend. Het grootste verschil met de andere deelnemende teams is onze aanpak. De andere teams denken vanuit de software en bouwen daar vervolgens de boot omheen. Wij zijn gestart met de hardware, dus met de boot zelf, waarna we de software er later als het ware overheen gelegd hebben. Wij denken dat die benadering voordeel gaat opleveren. Ook omdat onze boot daardoor minstens dertig kilo lichter en een stuk kleiner is dan die van onze concurrenten. Dat maakt dat we makkelijker langs allerlei obstakels in het water kunnen manoeuvreren.
We hopen natuurlijk wel te winnen!”
Zwarte boeien
Om een kans te maken op die hoofdprijs, moeten de studenten ook een manier bedenken waarop de Trident zwarte boeien kan detecteren. Die maken namelijk onderdeel uit van het wedstrijdparcours. “Zo’n zwarte boei reflecteert geen licht en is daarom voor sensoren heel lastig te detecteren. Gelukkig kregen we van een van onze sponsoren een zeer geavanceerde accelerometer en daarmee is het vraagstuk deels opgelost. Nu zijn we nog op zoek naar een bedrijf dat een outdoor LIDAR zou kunnen sponsoren. Dat is een soort laser aan de voorkant van de boot die binnen een vlak de afstand tot objecten kan vaststellen.”

De Trident is nog niet helemaal klaar. “We moeten wachten op de wedstrijdreglementen”, aldus Timothy. “Daarin staat bijvoorbeeld of er veiligheidslampen op de boot moeten komen of misschien een droneplatform. Dat soort zaken heeft natuurlijk ook weer invloed op het gewicht van de boot, maar daar hebben we al rekening mee gehouden.
En ja, dan komt straks natuurlijk het allerspannendste moment. Als we in Florida de Trident in het meer leggen en op de startknop drukken. Dan is het niet meer aan ons, dan moet de boot zelf gaan nadenken over vragen als:
Waar ben ik, wat zie ik en waar ga ik heen?”

De boot moest in één keer helemaal
goed zijn’

Damen Shipyards Gorinchem
Opdrachtgever Damen Shipyards Gorinchem was nauw bij het traject betrokken. Timothy: “Bij Damen vinden ze het interessant om te zien hoe wij als studenten met dit soort vraagstukken omgaan en welke oplossingen wij bedenken. Het uitwisselen van kennis werkt natuurlijk twee kanten op, zeker in de ontwerpfase konden zij ons weer veel informatie verschaffen. We verwachten wel dat bepaalde elementen uit de Trident straks ook op grotere schepen ingezet kunnen worden.”

Siebe Rooijakkers, senior development engineer R&D Damen Shipyards Gorinchem: “Autonoom varen is een opkomende trend.”

De minor Robotica van de TU Delft is een educatief programma waarin studententeams van verschillende studierichtingen vijf maanden werkten aan een robot. Met alle uitdagingen die daarbij komen kijken! Damen was de opdrachtgever voor de ontwikkeling van de Roboboot waarmee het team van Trident aan de slag ging. De boot moet onder meer in staat zijn om aan- en af te meren, obstakels te vermijden en zo snel mogelijk poorten te passeren. Het project draagt bij aan de toekomstige ontwikkeling van volledig functionele autonome schepen.

“Wij kozen voor de roboboot omdat wij verwachten dat autonoom varen een steeds belangrijkere rol gaat spelen”, vertelt Siebe Rooijakkers, senior development engineer bij Damen. “Het is niet alleen een technologische hype en interessant voor studenten om mee aan de slag te gaan; ook de vraag vanuit de markt neemt toe. Zo is de binnenvaart geïnteresseerd en zijn er al toepassingen in ontwikkeling voor vaarwegonderhoud dat langdurig op langzame snelheid kan worden uitgevoerd. Als gevolg daarvan is het economisch wenselijk dat er niet fulltime iemand aan boord hoeft te zijn. Autonoom varen wordt momenteel vooral lokaal ingezet. Marines lopen al meer voorop, daar wordt het voor bijvoorbeeld mijnenvegen toegepast. Voor grotere afstanden is het nog niet ontwikkeld binnen de Nederlandse scheepsbouwindustrie en in EU-verband wordt hier de komende jaren verder onderzoek naar gedaan.

Wij werkten aan deze minor mee omdat wij het belangrijk vinden dat er een link is met kennis- en onderwijsinstituten. Door deze samenwerking kunnen wij technologische ontwikkelingen volgen en bestuderen hoe we die zo effectief mogelijk kunnen inzetten voor onze eigen producten. Mocht de vraag naar autonoom varen doorzetten, dan kunnen wij tijdig opschalen.”