PLATAFORMA SUBACUÁTICA DE INSPECCIÓN PARA EL

MANTENIMIENTO DE ESTRUCTURAS OFF-SHORE

(AUV-ATEMPO)

Jornada "Estado actual de la industria Off-Shore, los

puertos y el mercado marítimo"

Ferrol, 4 de Noviembre de 2015

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Contenido

1. MARCO DE TRABAJO. OBJETIVOS2. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA

i. CARACTERÍSTICAS GENERALESii. PLATAFORMA ROBÓTICAiii. ELEMENTOS MODULARES DE INSPECCIÓN y MANTENIMIENTO

3. USO Y CAPACIDADES DE LA PLATAFORMAi. AUTONOMÍA Y RENDIMIENTOii. FUNCIONES DE NAVEGACIÓNiii. FUNCIONES DE MISIÓN

1. Marco de trabajo. Objetivos

PROYECTO A-TEMPO

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• La inspección y el mantenimiento de estructuras offshore: buzos ayudados de herramientas diseñadas para dichas tareas.

• NO existen sistemas robóticos operativos que satisfagan completamente las necesidades y requerimientos que se precisan en este ámbito.

• Los pocos que hay se encuentran en una fase muy incipiente de su desarrollo y su implantación es aún escasa.

Marco de trabajo

Principales problemas:• Costes de operación elevados

• Riesgos para la seguridad humana

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ObjetivosEl principal

objetivo que se planteó en

esta Actuación de I+D

Desarrollo de plataforma robótica subacuática para realización de tareas de inspección para mantenimiento en

una estructura offshore

CARACTERÍSTICAS DE LA PLATAFORMA ROBÓTICA SUBACUÁTICA• Capacidad de alcanzar cualquier punto de la estructura: desplazándose sobre las

superficies de la misma (sistema de fijación) o mediante un sistema de desplazamiento subacuático, adaptándose a las formas de la carena y sorteando posibles obstáculos.

• Contar con la mayor autonomía posible. • Compuesta de (por lo menos) los siguientes sistemas: fijación al casco,

desplazamiento, alimentación, sensorización y capacidad de actuación modular.

• Concebida para que pueda acoger o integrar módulos específicos para inspección y mantenimiento.

• Incluyendo Software que dote de autonomía al robot y que permita también su control, posicionamiento, operación remota, captación y envío de información, etc.

2. Descripción del Sistema

PROYECTO A-TEMPO

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• Plataforma tipo ROV (Remotely operated underwater vehicle) con funcionalidades avanzadas de tipo AUV (Autonomous underwater vehicle).

• Inmersión, avance y giro mediante propulsión para alta maniobrabilidad con 5 grados de libertad: traslación en tres ejes, cabeceo y rotación respecto al eje vertical.

Características Generales

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• Instrumentación: • Instrumentación específica para navegación: IMU, GPS y DVL.• Elementos modulares de inspección y mantenimiento: sistemas de inspección

óptica (cámara con iluminación de apoyo) y acústica (sónar de imagen) y sensor de espesor.

• Sistema de comunicaciones duplicado: fibra óptica en cable umbilical y modem acústico. En superficie, además wifi

Características Generales

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• Plataforma robótica • Estructura principal: Bastidor, subsistemas de flotación y lastrado,

compartimentos estancos, cableado y conectores.• Sistema de propulsión e inmersión• Sistema de fijación• Sistema de anclaje común para módulos de inspección y mantenimiento• Sistema de alimentación• Control de navegación y de misión (inteligencia abordo):

• Sistema de navegación (AUTOPILOTO + sensores para navegación)

• Procesador de misión

• Estación Base de Control• Estación de Operador (ejecución y seguimiento de la misión)• Estación de Ingeniero (definición de la misión)• Sistema de comunicaciones

• Elementos de Inspección y Mantenimiento• Sistema de inspección acústica (sónar)• Sistema de inspección óptica (cámaras)• Medición de espesores

Componentes

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Plataforma robótica: estructura principal

Ideas básicas del diseño de la estructura:

• Diseño hibrido: (autónomo/remotamente operado)

• Formas estudiadas hidrodinámicamente para ofrecer una estabilidad y maniobrabilidad en condiciones de operación autónoma.

• Adaptabilidad a distintos tipos de labores de inspección: adaptabilidad al de despliegue de herramientas y sensores que doten a la plataforma de la capacidad de distintos tipos de labores de inspección.

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Plataforma robótica: estructura principal (2)

Tamaño L= 0,8m B= 0,5m T= 0,6m

Peso Entorno a los 80Kg

Velocidad desplazamiento en el planoInmersión/emersión

1m/s1m/s

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Plataforma robótica: estructura principal (3)

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Plataforma robótica: estructura principal (4)

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Plataforma robótica: sistema de fijaciónSistema de acoplamiento por diferencia de presión (ventosas + sistema de succión continuo).

Estará formado por tres módulos: • Módulo electromecánico de succión • Módulo intermedio (ventosa semirrígida) • Módulo exterior (anillo flexible).

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Plataforma robótica: sistema de fijaciónSistema de acoplamiento por diferencia de presión (ventosas + sistema de succión continuo).

Estará formado por tres módulos: • Módulo electromecánico de succión • Módulo intermedio (ventosa semirrígida) • Módulo exterior (anillo flexible).

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Plataforma robótica: Inteligencia abordo• Arquitectura genérica utilizada por IXION para el desarrollo de

vehículos no tripulados autónomos.• Inteligencia distribuida entre dos procesadores distintos, ambos

basados en la utilización de sistemas de lógica programable (FPGA): • Autopiloto o Sistema de

GNC (Guiado, Navegación y Control)

(Se encarga del la navegación y control a bajo nivel del vehículo, siguiendo las órdenes

recibidas del Procesador de Misión.)

• Procesador de Misión (Ejecuta las acciones específicas de la

misión: inspección, vigilancia, etc., controlando la instrumentación específica

para la misión. También funciones avanzadas de navegación y guiado como

localización visual o flujo óptico)

3. Uso y capacidades de la Plataforma

PROYECTO A-TEMPO

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Autonomía y Rendimiento

• Autonomía mínima de 2 horas de operación en condiciones de máximo consumo de sensores de misión y navegación, se ha estimado una reserva de energía de baterías del 25% al objeto de disponer de una seguridad al respecto de este aspecto operativo.

• Velocidad: Velocidad total de 1m/s como mínimo (en condición de navegación autónoma sin arrastre de umbilical), esto permite poder operar en condiciones de corrientes en contra superiores a un 1 nudo de velocidad.

• Capacidades del sistema universal de anclaje: El sistema universal de anclaje quedará definido con unas capacidades mecánicas, electrónicas y eléctricas que permitan la ampliación de las capacidades de la plataforma de manera concreta.

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Funciones de NavegaciónFUNCIÓN DESCRIPCIÓNNavegación por “waypoints” Navegación siguiendo trayectoria marcada por una lista de

puntos (“waypoints”) definidos por el operador.

Detección y evasión reactiva de obstáculos

Detección de obstáculo mediante sónar. Detención del movimiento y ejecución de maniobra básica de evasión.

Detección de baliza puntual (elemento característico) y localización

Detección de elemento puntual característico (baliza visual) de coordenadas de posición conocidas. Generación y envío al Sistema de Navegación de nuevas coordenadas de posición del vehículo a partir de las mismas.

Detección de baliza direccional (conducción, cadena, …) y seguimiento.

Detección de estructura lineal característica (tubería, cadena, …) y envío de consignas de rumbo al sistema de guiado para seguir dicha estructura.

Navegación manteniendo distancia lateral/frontal

Navegación manteniendo una cierta distancia configurable a una estructura ubicada frente o en un lateral de la plataforma.

Navegación manteniendo altura sobre fondo

Navegación manteniendo una cierta altura sobre el fondo.

Sistema anticolisión Sistema de seguridad para navegación en modo manual-asistido, detiene automáticamente el vehículo a cierta distancia de una estructura para evitar la colisión accidental

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Funciones de Misión• Se incluyen funciones básicas para demostrar capacidades de

autonomía de misión

FUNCIÓN DESCRIPCIÓNControl Sistema de Inspección Óptica Implementa el funcionamiento autónomo del sistema de

Inspección Óptica (adquisición automática de imágenes de video), incluyendo cámara y sistema de iluminación.

Control Sistema de Inspección Acústica Implementa el funcionamiento autónomo del sistema de Inspección Acústica (adquisición automática de imágenes sonar)

Control Sistema de Medición de Espesores

Implementa el funcionamiento autónomo del sistema de medición de espesores.

Analítica de Modelos (detección de cambios en un escenario de referencia)

Adaptación de la analítica de modelos del producto IXspector de IXION. Se trata de una aplicación modular que es capaz de “leer” el estado del entorno en que esté instalado, utilizando técnicas de visión por computador.

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Muchas graciasSara Ferreño – Grupo Integrado de Ingeniería. Universidade da

Coruña

Web:

http://www.ixion.es/Email:

info@ixion.es