Автономните подводни роботи, които могат да работят с месеци без обслужване от кораб, доближават масовото си внедряване. Технологията обещава значително по-ниски разходи за наблюдение на критична подводна инфраструктура и по-бърза реакция при потенциални инциденти, включително саботаж на кабели и тръбопроводи.
Изследователи от Норвежкия университет за наука и технологии (NTNU) вече демонстрираха успешни изпитания на подобна система на 90 метра дълбочина, при които роботът самостоятелно изпълнява инспекция, връща се в подводна докинг станция, зарежда батериите си и предава събраната информация.
Постоянно присъствие под водата
Разрастването на икономическата дейност в моретата и океаните увеличава необходимостта от непрекъснато наблюдение на подводната инфраструктура. Петролни и газови съоръжения, електропроводи, комуникационни кабели и тръбопроводи се превръщат във все по-важни елементи от критичната инфраструктура на държавите.
Днес подобни инспекции обикновено се извършват с големи кораби, оборудвани със сонари, или чрез дистанционно управлявани подводни апарати, които работят под контрола на оператори от плавателен съд или наземен център. Този модел изисква скъпи специализирани кораби, многоброен персонал и води до значителни оперативни разходи и въглеродни емисии.
Роботът живее на морското дъно
Алтернативният подход предвижда автономен подводен апарат (AUV), който остава постоянно на морското дъно. Вместо след всяка мисия да бъде изваждан на повърхността, той се връща в подводна станция, където автоматично се зарежда и прехвърля събраните данни.
Според проф. Мартин Лудвигсен от катедрата по морски технологии в NTNU, подобни системи ще играят ключова роля за наблюдението, инспекцията и защитата на нарастващото количество инфраструктура по морското дъно по света.
При последните изпитания роботът самостоятелно извършва инспекция на инфраструктурни обекти, намира докинг станцията без човешка намеса и успешно се свързва с нея за зареждане и обмен на информация.
Докторантът Леонард Флориан Том Гюнцел отбелязва, че основната цел е намаляване на разходите, така че технологията да стане достъпна за повече потребители. Това повишава и безопасността на морските операции, като същевременно намалява въздействието върху околната среда.
По-евтино наблюдение на критична инфраструктура
От години индустрията обсъжда използването на автономни подводни апарати за постоянно наблюдение на офшорни нефтени и газови съоръжения. Зачестилите случаи на саботаж срещу подводни комуникационни кабели, електропроводи и тръбопроводи обаче значително увеличават интереса към по-достъпни и лесни за внедряване решения.
Според изследователите, вече е поставена основата за разработване на пълномащабни автономни подводни роботи с докинг-станции за зареждане и обмен на данни. Предстои обаче решаването на редица инженерни задачи, свързани с надеждността на докинг-системите, автономната навигация, комуникацията и прецизното позициониране под вода.
Blueye X3 изпълнява мисията
По време на изпитанията е използван подводният робот Blueye X3 с тегло около 10 килограма, модифициран специално за проекта. Машината разполага с камера, сонар, различни сензори, комуникационно оборудване, индукционна система за зареждане и магнитен механизъм за фиксиране към докинг-станцията.
Според екипа, платформата ще бъде използвана както за бъдещи научни разработки, така и от студенти, докторанти и индустриални партньори при създаването на нови решения с търговски потенциал.
Изпитания в Трондхаймския фиорд
Тестовете се провеждат в Трондхаймския фиорд, където на 90 метра дълбочина е монтирана специално разработената докинг-станция.
За да открива станцията, роботът използва комбинация от акустична комуникация с ниска скорост на предаване, система Ultra Short Baseline (USBL) за позициониране и визуални маркери, които се разпознават чрез камери и алгоритми за машинно зрение. На близко разстояние обменът на данни може да се осъществява и чрез оптичен модем.
След скачването с докинг-станцията информацията се предава чрез широколентова високочестотна връзка, а батериите се зареждат безконтактно чрез индукция. Самата станция е свързана с брега посредством кабел, който осигурява електрозахранване и комуникация.
Автономността все още не е достатъчна
До момента системата е работила общо четири седмици в две отделни мисии. Роботът успешно изпълнява инспекционните задачи, а вероятността за успешно автономно скачване достига 90%.
Изследователите обаче подчертават, че практическото приложение изисква практически безотказна работа. Ако роботът не успее да намери докинг-станцията, той не може да бъде презареден и възстановен без човешка намеса.
Допълнително предизвикателство представлява навигацията под вода, където GPS сигналът не достига. Затова системата комбинира инерциална навигация (INS), жироскопи, акселерометри и доплеров измерител на скоростта (DVL), което изисква значителен изчислителен ресурс и консумира повече енергия.
Засега изпитанията се провеждат със защитно въже, което позволява безопасно извличане на робота при необходимост. Следващите тестове също ще използват подобна защита, докато системата не достигне необходимата надеждност.
AI помага, но не решава всичко
Една от най-трудните задачи остава изграждането на достатъчно интелигентна автономност, която да позволява на робота самостоятелно да анализира обстановката и да взема решения в реално време.
По време на изпитанията, например, риби, преминаващи пред камерата, са затруднили алгоритмите за машинно зрение, които разпознават околната среда. Изследователите вече работят върху подобряване на тези модели, като използват технологии за изкуствен интелект.
