För att avgöra hur smältande isberg kan påverka havet, en robot i kajakstorlek stoppade de enorma isbitarna som drev och snurrade i vattnet i Nordatlanten – helt av sig själv.

Eller åtminstone är det vad Hanumant Singh räknade in i robotens algoritmer för att göra skarpa 3D-kartor över isberg i Sermilik Fjord, ett 50 mil långt inlopp till östra Grönlands strandlinje.

Forskare vet att isberg som bryter från Grönlands istäcke smälter snabbt som svar på klimatförändringarna, men detaljerna för hur snabbt de smälter är fortfarande oklara. Singh, en professor i el- och datateknik vid Northeastern, säger att problemet är att ta reda på hur man mäter stora isbitar som är i konstant rörelse.

"Det är väldigt dåligt förstått, " säger han. "Isbergen rör sig, och de rör sig snabbt, cirka 10 kilometer om dagen."

För att få en konkret uppfattning om smälthastigheten, noggranna mätningar av formen och ytan på ett isberg måste jämföras över tid. Men att kartlägga ett föremål i konstant rörelse är en robots akilleshäl.

Ingenjörer som arbetar på autonoma drönare möter ofta denna utmaning, eftersom robotar behöver skanna och kartlägga sina miljöer för att kunna röra sig effektivt och autonomt. Allt som vanligtvis beräknas med antagandet att saker och ting inte kommer att röra sig, säger Singh.

"Många gånger är det som kommer att hända att du kan ha en robot, och det kommer att kartlägga en byggnad vackert, " säger han. "Men då har du folk som flyttar, och roboten går helt vilse eftersom den använder statiska funktioner i miljön."

Det är inte annorlunda i vattnet. En robots mätningar av ett rörligt mål kan lätt förvrängas och svåra att korrigera.

Singh, som konstruerar drönarsystem för avlägsna och undervattensmiljöer, har gjort det till sitt mål att komma runt den utmaningen med beräkningar som tar hänsyn till ett isbergs rörelse samtidigt som roboten navigerar runt det och kartlägger det. Med andra ord, han fryser rörelser - med en massa matematik, verkligen.

I en färsk tidning, Singh och ett team av forskare beskriver tekniken och algoritmerna de använde för att korrigera för rörelsen av ett dussin isberg som flyter i Sermilik Fjord.

Algoritmens 3D-rekonstruktioner av isberg visar högupplösta detaljer om isens geometri och relief, vilket ibland är omöjligt att fånga även med råa bilder tagna av en havsdrönare. Jämfört med den verkliga isen, noggrannheten hos dessa modeller är anmärkningsvärt nära, säger Singh.

"Inom några centimeter, kanske 10, " han säger.

Det är en detaljnivå som har varit försenad för forskare som försöker avgöra hur snabbt jordens is försvinner, och hur den förändringen kommer att påverka resten av planeten.

När isberg smälter, ton sötvatten leds ut i havet. I det långa loppet, sådan förändrad havsdynamik kan störa hur vatten strömmar och cirkulerar runt jorden, transporterar viktig värme och näringsämnen till både kyliga och tempererade ekosystem.

"Vår roll var kartläggningen, men andra medförfattare är intresserade av data, " säger Singh. "De är alla fysiska oceanografer, och kommer att använda den för att faktiskt göra modeller av vad som händer med sötvattnet, hur dessa isberg smälter, och hur det påverkas av klimatförändringarna."

Enkelt uttryckt, Singhs robotsystem är bara en kamera och en ekolodssensor monterad på en kommersiellt tillgänglig, gasdriven kajak. Det är ett avbrott från traditionen, Singh säger, eftersom havsrobotar tenderar att vara dyra.

Med sin kamera, roboten tar råa bilder av den del av isbergen som exponeras ovanför vattnet. Roboten använder sedan dessa bilder för att navigera strategiskt runt isberget och hjälpa ekolodssensorn att ta högkvalitativa mätningar av den nedsänkta isen, som står för mer än 90 procent av isstrukturen.

"Vi får en tredimensionell form av hela isberget på toppen, och sedan kan vi använda det som navigering för att korrigera saker på botten, " säger Singh. "Denna data har en bred överlappning, och det ger oss också navigering, vilket gör att vi kan korrigera den andra sensorn."

På platser som Grönland, belysning gör det svårt att ta bilder av stora, skinande, och mestadels vit is mot en ljus bakgrund. Det är också en svår miljö att fånga när det är molnigt och mörkt:kameror kämpar för att skilja mellan färgerna på ett isberg och himlens grå blandning. Och så finns det allt annat i synfältet.

"Du är i en fjord, så du har alla dessa platser och dessa bitar i vattnet som vi helt vill ignorera, " säger Singh.

För att inte tala om hur farligt det är att vara nära ett isberg.

I årtionden, researchers have struggled to get up close and personal with icebergs. These ice formations can be several times bigger than a large parking garage, and have protruding ice above and under the water that can be dangerous if the iceberg capsizes or breaks.

That's the whole point of using clever, but relatively cheap drones, Singh says. Robots are expendable, and they can sometimes take risks that people can't.

"You don't want a human being standing right next to this thing on a small boat, taking measurements, " he says. "If you're anywhere near there, and this thing overturns, it's going to take you with it."

Singh says that understanding climate change is one the best things his robots can do. That includes a list of campaigns that have studied environments such as coral reefs and archaeological sites underwater. Nästa, it could be comets and asteroids moving in the expanse of outer space.

"We're not engineers for just engineering's sake, " Singh says. "We also really care about bigger-picture issues, how all that works, and telling those stories to the general public. That's what we're about."