Blueye: как сделать ROV автономным

Проект Blueye Autonomy слева направо: Амбьёрн Гримсруд Вальдум, Леонард Гюнцель, Габриэле Каспаравичюте, Ай-Ни Хоанг, Дженни Крокстад, доктор Шамин Йешер Юша, Дана Йерболат, Абубакар Алию Бадави. На фото отсутствуют: Мартин Людвигсен, Джелил Йилмаз, Махмуд Хусейн Абдельразик Хассан, Елена Мари Кирхман. © Леонард Гюнцель

«Леонард Гюнцель, кандидат наук на кафедре морских технологий в NTNU, в настоящее время руководит новым проектом по созданию автономных ROV Blueye. Цель проекта — исключить трос, подключенный к Blueye Surface Unit, и позволить ROV работать независимо от док-станции, размещенной на морском дне».

Blueye ROV подключаются через трос, чтобы обеспечить быструю, стабильную и надежную связь между дроном и оператором. Трос обеспечивает передачу данных в реальном времени непосредственно на поверхность, предоставляя операторам живое видео и данные датчиков, необходимые для точного и безопасного подводного маневрирования. Кроме того, сигналы управления отправляются вниз на ROV через тот же трос, что позволяет оператору непрерывно регулировать направление, скорость и угол камеры, обеспечивая полный контроль над дроном в любое время.

Привязная система также обеспечивает простую настройку, устраняя необходимость в сложных беспроводных решениях или внешних базовых станциях. Система мобильна и гибка — ее можно использовать практически где угодно, будь то с берега, с лодки или с причала.

Трос также обеспечивает стабильную передачу питания и сигнала, обеспечивая дополнительную надежность в сложных подводных условиях.

Трос также служит надежной мерой безопасности. Если соединение с ROV потеряно, его всегда можно вручную восстановить, потянув за трос.

Леонард Гюнцель с док-станцией на исследовательском судне Gunnerus. © Leonard Günzel

Дистанционно управляемые аппараты ( ROV ), в отличие от автономных подводных аппаратов (AUV), требуют оператора на поверхности для управления дроном. Преобразование ROV в AUV может открыть новые возможности для подводных операций. Благодаря автономности миссии могут выполняться без постоянного человеческого контроля, что делает дроны более эффективными, экономичными и способными работать в сложных условиях в течение длительных периодов времени.

У Гюнцеля есть опыт работы в области морских технологий и электротехники, но его страсть к робототехнике росла на протяжении нескольких ролей в качестве ассистента исследователя и стажировок в морских институтах по всему миру. В эти периоды он приобрел опыт в прикладной подводной робототехнике, анализе изображений и разработке датчиков.

После нескольких месяцев моделирования и разработки системы Гюнцель вместе с коллегами-докторантами Амбьёрном Вальдумом и Габриэле Каспаравичюте, а также восемью студентами магистратуры, завершили свою первую успешную полевую операцию в Тронхеймском фьорде. Полевая операция проводилась в сотрудничестве с более крупным ROV NTNU, Minerva, и знаменует собой важный технологический прогресс в области автономных подводных систем. Испытание впервые продемонстрировало, что компактный ROV, такой как Blueye X3, может работать автономно.

Команда проекта дополнительно разработала как подводный дрон, так и необходимую инфраструктуру, требуемую для долгосрочных автономных подводных операций. Это означает, что дрон должен иметь возможность точно перемещаться на расстояния от 100 до 500 метров и возвращаться на док-станцию, размещенную на морском дне. Это подразумевает использование системы USBL (сверхкороткая базовая линия), которая взаимодействует с модемом на AUV. Система USBL объединяет несколько преобразователей для определения направления и расстояния до акустического источника.

В случае этого проекта PhD, целью которого является разработка автономных возможностей, прямая интеграция с системой управления дроном имеет важное значение. Университетам, исследователям и системным интеграторам может потребоваться встроить дрон в более крупные системы или управлять им с помощью стороннего программного обеспечения. Для поддержки таких вариантов использования Blueye предоставляет точки доступа для управления — Blueye SDK. Этот SDK имеет открытый исходный код, доступен на pypi.org и позволяет разработчикам и студентам создавать собственные алгоритмы управления, автоматизировать миссии и исследовать новые приложения для подводной робототехники.

Blueye X3 с фирменной рамой «Odenwald», многолучевой, USBL и дополнительными вычислительными возможностями. © Leonard Günzel

Команда проекта надеется, что это заложит основу для будущих исследований, начиная от энергоэффективных обследований и координации нескольких роботов до повторяющихся инспекций инфраструктуры и полной автономности миссии. Гюнцель особенно рад дальнейшему изучению ситуационной осведомленности и восприятия, и как руководитель проекта он с нетерпением ждет следующего семестра, когда цель — окончательно разорвать привязь.

Проект является частью инициативы SAFEGUARD и основывается на нескольких годах исследований и разработок в NTNU. Центр NTNU VISTA по автономным робототехническим операциям подводного типа (CAROS) сыграл центральную роль в разработке необходимой инфраструктуры и систем поддержки.