Jules Verne Leagues Under the Sea. Tópicos

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1 Robótica Subaquática The great depths of the ocean are entirely unknown to us. Soundings cannot reach them. What passes in those remote depths we can scarcely conjecture. Jules Verne Leagues Under the Sea Tópicos Vantagens / Problemas Tipos de veículos Aplicações LSTS (FEUP) Posicionamento Competições

2 Vantagens A robótica é especialmente vantajosa em sítios inacessíveis como os rios e oceanos. Permite o seguimento e controlo por equipas de arqueólogos, biólogos e outros tipos de investigadores. É óptima para situações de risco como testes de poluição ou exploração de escombros de navios. Permite uma exploração sistemática. tica. Principais Problemas A comunicação subaquática (entre robots) é muito lenta e precáriaria O peso dos vários componentes é um factor importante porque os veículos têm de flutuar A visibilidade debaixo de água é muito reduzida Devido à falta de ventilação e pouca autonomia, os computadores de bordo não podem ser muito rápidos Não existe GPS debaixo de água

3 Tipos de veículos subaquáticos Veículos teleguiados - ROV Veículos teleguiados (Remotely Operated Vehicle) são guiados inteiramente por um piloto em terra. Estão limitados pelo seu cabo umbilical Têm muitas vezes braços manipuladores Existem de todos os tamanhos e feitios São geralmente amarelos

4 Veículos autónomos - AUV Veículos autónomos (Autonomous Underwater vehicle) executam missões planeadas com antecedência Podem descer a profundidades muito altas São muito velozes, permitindo cobrir vastas áreas de oceanos e rios numa única missão Têm autonomia limitada Aplicações

5 Aplicações - Arqueologia Aplicações Biologia marinha

6 Aplicações Inspecção de estruturas Aplicações Patrulhamento dos rios e costas

7 Laboratório rio de Sistemas e Tecnologia Subaquática LSTS - Objectivos Desenvolvimento de veículos subaquáticos de custo reduzido Criação de equipas cooperantes de veículos Arquitecturas de hardware e software independentes do tipo de veículo

8 AUVs na FEUP - Isurus Sensores Principais: Pressão Temperatura Salinidade Acústicos (para posicionamento) Bússola Actuadores Principais: Leme direccional Hélice rotativa Profundidade máxima: 200 metros Autonomia: 20 horas ROVs na FEUP REMUS Sensores Principais: Pressão, Temperatura, Salinidade Acústicos (para posicionamento) Câmara de vídeo digital Sonar Bússola Actuadores Principais: 5 hélices rotativas Pan & Tilt da câmara Outras características: Cabo umbilical de 50 metros

9 ROVs na FEUP nrov Sensores Principais: Pressão, Temperatura, Salinidade Acústicos (para posicionamento) Câmara de vídeo digital Sonar Bússola Corrosão Actuadores Principais: 5 hélices rotativas Pan & Tilt da câmara Braço mecânico Outras características: Completamente desenvolvido na FEUP Estrutura Flex ível Posicionamento

10 Posicionamento O objectivo é conhecer as coordenadas X Y e Z do veículo em relação a um referencial conhecido, assim como os seus ângulos (roll pitch yaw). Debaixo de agua não há possibilidade de localização por GPS. Recorre-se a técnicas de triangulação tendo como base sensores de sonar. São necessários sensores auxiliares, previamente colocados : transponders. Método de localização Sabendo-se a velocidade do som na agua e os pontos exactos onde se encontram os transponders o veículo pode calcular a a sua posição: 1- Veiculo Envia sonar ao transponder1 2- Trasnponder responde com sonar 3- Com o tempo da operação 1 + tempo da operação 2 o veiculo calcula a distância ao transp Repete a tarefa para o transponder2 encontrando-se 2 soluções possíveis 5 Se não se assumir que o veículo circula apenas por um dos lados existe o 3º transponder 6- A profundidade (eixo z) pode se retirada com um sensor de pressão.

11 Problemas de localização A frequência de obtenção dos dados de posicionamento baixa: cerca de 2 a 3 vezes por segundo (dependendo da distância aos transponders). Pode-se aumentar a frequência usando filtros que calculam dados em bases probabilísticas. Também m existe um Sensor de inércia (aceleração) cujos dados são usado na estimação da posição. Com um equilíbrio, entre coerência dos dados e rapidez, eleva-se a taxa até aos 10 hertz onde já é possível construir aplicações de controle em tempo real. Exemplo de uma aplicação de controlo Consola ROV (desenvolvida aqui na FEUP) Nesta aplicação é possível controlar o veículo vendo a sua projecção no mundo 3D previamente construído. Neste caso não há problemas de comunicação entre o veículo e a aplicação uma vez que os ROVs estão ligados a terra por um cabo.

12 Exemplo de uma aplicação de seguimento de veículos autónomos Tracker para AUVs (também m desenvolvida na FEUP) Esta aplicação serve-se de um transponder e apenas ouvindo o que se passa debaixo de água consegue calcular a posição do veículo. Em missão

13 Competições AUVSI International AUV Competition A missão é definida antes do evento Realização de várias tarefas autonomamente: Inspecção de pipelines Acoplagem com uma Docking Station Seguimento de faróis acústicos

14 International ROV Competition for Students 006/international_comp_2006.php ROVs têm de executar tarefas como: Colocar objectos em sítios determinados Recolher objectos Fazer trabalhos subaquáticos Principais Referências LSTS - MBARI - Seaeye - Hydroid - IRCS - AUVSI -

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