: Plataforma robótica subacuática de inspección para el mantenimiento de estructuras offshore. (Grupo Integrado de Ingeniería- Sara Ferreño)

1. 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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2. Contenido
1. MARCO DE TRABAJO. OBJETIVOS
2. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA
i. CARACTERÍSTICAS GENERALES
ii. PLATAFORMA ROBÓTICA
iii. ELEMENTOS MODULARES DE INSPECCIÓN y MANTENIMIENTO
3. USO Y CAPACIDADES DE LA PLATAFORMA
i. AUTONOMÍA Y RENDIMIENTO
ii. FUNCIONES DE NAVEGACIÓN
iii. FUNCIONES DE MISIÓN
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3. 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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Objetivos
El 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.

6. 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 plano
Inmersión/eme
rsión
1m/s
1m/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 fijación
Sistema 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 fijación
Sistema 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)

17. 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 Navegación
FUNCIÓN DESCRIPCIÓN
Navegación 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 DESCRIPCIÓN
Control 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.

21. Muchas gracias
Sara Ferreño – Grupo Integrado de Ingeniería. Universidade da Coruña
Web:
http://www.ixion.es/
Email:
info@ixion.es
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