El rol de los robots bajo el mar en la actualidad - Facultad de Ingeniería USIL

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El rol de los robots bajo el mar en la actualidad

Franco Hidalgo Herencia

Alrededor del 70 % de la superficie de nuestro planeta está cubierta por océanos, ríos y lagos, fundamentales para el desarrollo de la vida. Para nuestra sociedad, los recursos hídricos, además de generar más del 50 % de oxígeno de la tierra y regular los cambios climáticos, son importantes para la minería, las industrias del petróleo y el gas, así como para las energías renovables, el transporte, las comunicaciones, el turismo, la alimentación y hasta la medicina [1].

Estructuras en el mar como puertos, muelles y marinas; plataformas submarinas para la extracción de minerales, petróleo y gas; transporte por tuberías desde embarcaciones o plataformas marinas hasta la costa; y hasta una red de cableado submarino que conectan todos los continentes [2] son construidas para desarrollar las actividades antes mencionadas. El despliegue, el mantenimiento y la operación de estas estructuras se ha vuelto cada vez más complejo requiriendo de la intervención robots submarinos.

La robótica submarina se ha desarrollado con gran auge en los últimos años teniendo, principalmente, dos familias de robots: los vehículos operados, remotamente también llamados ROVs, por sus siglas en inglés (Remotely Operated Vehicle); y los vehículos autónomos o AUVs (Autonomous Underwater Vehicles). Estos robots permiten explorar, monitorear y manipular objetos bajo el mar pudiendo tener operaciones 24/7 y en zonas antes inaccesibles. El desarrollo de estos llega al punto en que actualmente existan plataformas petroleras que son atendidas casi exclusivamente por dichos vehículos [3].

Los ROVs, como su nombre lo indica, son vehículos submarinos que se operan desde una estación de control en la superficie. Normalmente se despliegan desde una embarcación en el medio del mar o desde alguna estructura en la costa. Son vehículos cableados hasta la estación de control desde donde se operan a través de mandos que pueden ser similares a los controles de los videojuegos. Estos vehículos, generalmente, cuentan con una o más cámaras de video que se visualizan en tiempo real en la estación de control, las cuales son utilizadas como guía de navegación para el operario. En tanto, el cable que conecta al ROV con la estación central también lo provee de energía eléctrica, por lo que pueden trabajar de forma ininterrumpida y llevar consigo distintas herramientas como brazos robots y herramientas que requieren alta potencia. De forma similar, también pueden llevar distintos sensores para recolectar información del medio y muestras [4].

BlueROV2 listo para sumergirse.

Los AUVs, a diferencia de los ROVs, no están conectados con un cable a la estación de control, por lo que no transmiten video en tiempo real ni reciben energía eléctrica constante. Estos robots cuentan con baterías, por lo que la carga de equipamiento es limitada siendo usualmente utilizados para recolectar información con sensores y no para realizar trabajos pesados, a diferencia de los ROVs.

AUV del proyecto USAL del laboratorio de robótica móvil de la Universidad de Western Australia.

Normalmente, se utilizan para viajar a grandes distancias estableciendo comunicación satelital o acústica con la estación de control de manera intermitente, en las que recibe información sobre los patrones de navegación requeridos. Adicionalmente, estos patrones incluyen rutinas que permiten la recarga de baterías mientras está en la superficie. Estos robots cuentan con sistemas de navegación avanzados para poder navegar de manera autónoma y seguir la trayectoria deseada [5].

Esta tecnología presenta diferentes retos para distintas ramas de la ingeniería, desde el aspecto constructivo y de propulsores para soportar grandes niveles de presión y mantener el interior hermético en un ambiente hostil y cambiante como lo es el mar, hasta temas de comunicación y desarrollo del sistema de navegación. Si bien es cierto que actualmente se tiene un gran avance para varios de los retos, también las tecnologías emergentes crean nuevos desafíos y aplicaciones que refuerzan la necesidad del continuo desarrollo de la robótica submarina.

Robots
En ese sentido, el desarrollo de tecnologías submarinas ha ido ganando importancia y permite tener herramientas para monitorear, desplegar estructuras y generación de imágenes a partir de señales acústicas, cámaras de video, sensores de propiedades del agua y robots que porten estos sensores, recolecten muestras y que puedan manipular objetos bajo el agua.

Se han desarrollado diversas herramientas tecnológicas para contribuir con la tecnología acústica a través de la generación y recepción de ondas de sonido que rebotan en las superficies de objetos y permiten detectarlos y mapear entornos submarinos.

Sobre Ingeniería Mecatrónica
La carrera de Ingeniería Mecatrónica de la USIL forma profesionales capaces de diseñar las soluciones tecnológicas más avanzadas para la industria, implementando complejos sistemas mecatrónicos para la automatización de procesos, teniendo la robótica como principal herramienta de desarrollo. Entérate de más, aquí.

Fuentes de investigación:

[1]    NOAA, “Why should we care about the ocean?”, abr. 09, 2020. https://oceanservice.noaa.gov/facts/why-care-about-ocean.html (consultado sep. 22, 2020).

[2]    “Submarine Cable Map”, https://www.submarinecablemap.com/. https://www.submarinecablemap.com/ (consultado sep. 22, 2020).

[3]    G. Antonelli, T. Fossen, y D. Yoerger, “Underwater robotics”, en Springer Handbook of Robotics, vol. 1, 2008, pp. 987–1008.

[4]    “Total Marine Technology”. https://www.tmtrov.com.au/ (consultado sep. 29, 2020).

[5]    “Woods Hole Oceanographic Institution”, https://www.whoi.edu/. https://www.whoi.edu/ (consultado sep. 29, 2020).

  • 2020, The state of the world Fisheries and Aquaculture.
  • Why should we care about the ocean 04/09/20:

https://oceanservice.noaa.gov/facts/why-care-about-ocean.html#:~:text=The%20air%20we%20breathe%3A%20The,our%20climate%20and%20weather%20patterns.

IMOS: https://imos.org.au/

Categoría: Carrera Ingeniería de Mecatrónica

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Franco Hidalgo Herencia

Docente investigador de la carrera de Ingeniería Mecatrónica de la USIL. Doctor en Ingeniería Eléctrica y Electrónica por The University of Western Australia (UWA). Especializado en robótica, sistemas embebidos, proyectos de innovación tecnológica y automatización. Ha participado en más de 10 proyectos de investigación y desarrollo con universidades e industrias, así como más de ocho años en el ámbito de la educación universitaria.

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