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Plataforma subacuática mantenimiento off shore

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

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Plataforma subacuática mantenimiento off shore

  1. 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 1
  2. 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 2
  3. 3. 1. Marco de trabajo. Objetivos PROYECTO A-TEMPO 3
  4. 4. 4 • 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
  5. 5. 5 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. 6. 2. Descripción del Sistema PROYECTO A-TEMPO 6
  7. 7. 7 • 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
  8. 8. 8 • 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
  9. 9. 9 • 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
  10. 10. 10 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.
  11. 11. 11 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
  12. 12. 12 Plataforma robótica: estructura principal (3)
  13. 13. 13 Plataforma robótica: estructura principal (4)
  14. 14. 14 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).
  15. 15. 15 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).
  16. 16. 16 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. 17. 3. Uso y capacidades de la Plataforma PROYECTO A-TEMPO 17
  18. 18. 18 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.
  19. 19. 19 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
  20. 20. 20 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. 21. Muchas gracias Sara Ferreño – Grupo Integrado de Ingeniería. Universidade da Coruña Web: http://www.ixion.es/ Email: info@ixion.es 21

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