Una Infraestructura de Gemelo Digital para NGC de ROV durante la Inspección
Autores: Scaradozzi, David; Gioiello, Flavia; Ciuccoli, Nicolò; Drap, Pierre
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Una Infraestructura de Gemelo Digital para NGC de ROV durante la Inspección
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos operados de forma remota
IA
Aprendizaje automático
Análisis predictivo
Teorías de control
Tecnologías de sensores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos operados remotamente (ROVs) ofrecen soluciones prácticas para una amplia gama de actividades en un dominio particularmente desafiante, a pesar de su dependencia de barcos de apoyo y operadores. Los avances recientes en IA, aprendizaje automático, análisis predictivo, teorías de control y tecnologías de sensores ofrecen oportunidades para hacer que los ROVs sean (semi) autónomos en sus operaciones y para probar y monitorear remotamente su dinámica. Este estudio avanza hacia ese objetivo al formular un sistema completo de navegación, guía y control (NGC) para un BlueROV2 de seis grados de libertad, ofreciendo una solución a los desafíos actuales en el campo de la robótica marina, particularmente en las áreas de suministro de energía, comunicación, estabilidad, autonomía operativa, localización y planificación de trayectorias. El vehículo puede operar (semi) autónomamente, confiando en un sistema de localización acústica USBL, comunicación por cable con el barco de superficie para energía, y un sistema de guía de línea de vista (LOS). Esta estrategia transforma el problema de control de trayectoria en un problema de control de rumbo, alineando el movimiento del vehículo con un punto de referencia calculado dinámicamente a lo largo de la trayectoria deseada. El sistema de control utiliza controladores PID implementados en la placa del controlador de vuelo del navegador. Además, se ha desarrollado una infraestructura que sincroniza y comunica entre el ROV real y su gemelo digital dentro del entorno de Unity. El gemelo digital actúa como una representación visual de los movimientos del ROV y considera comportamientos hidrodinámicos. Este enfoque combina las propiedades físicas del ROV con las capacidades avanzadas de simulación y análisis de su contraparte digital. Todos los hallazgos fueron validados en el puerto de Point Rouge ubicado en Marsella y en el puerto de Ancona. El NGC implementado ha demostrado una estabilidad positiva del vehículo y un seguimiento de trayectoria en el tiempo a pesar de interferencias externas. Además, la parte digital ha demostrado ser una infraestructura confiable para un futuro sistema de comunicación bidireccional.
Descripción
Los vehículos operados remotamente (ROVs) ofrecen soluciones prácticas para una amplia gama de actividades en un dominio particularmente desafiante, a pesar de su dependencia de barcos de apoyo y operadores. Los avances recientes en IA, aprendizaje automático, análisis predictivo, teorías de control y tecnologías de sensores ofrecen oportunidades para hacer que los ROVs sean (semi) autónomos en sus operaciones y para probar y monitorear remotamente su dinámica. Este estudio avanza hacia ese objetivo al formular un sistema completo de navegación, guía y control (NGC) para un BlueROV2 de seis grados de libertad, ofreciendo una solución a los desafíos actuales en el campo de la robótica marina, particularmente en las áreas de suministro de energía, comunicación, estabilidad, autonomía operativa, localización y planificación de trayectorias. El vehículo puede operar (semi) autónomamente, confiando en un sistema de localización acústica USBL, comunicación por cable con el barco de superficie para energía, y un sistema de guía de línea de vista (LOS). Esta estrategia transforma el problema de control de trayectoria en un problema de control de rumbo, alineando el movimiento del vehículo con un punto de referencia calculado dinámicamente a lo largo de la trayectoria deseada. El sistema de control utiliza controladores PID implementados en la placa del controlador de vuelo del navegador. Además, se ha desarrollado una infraestructura que sincroniza y comunica entre el ROV real y su gemelo digital dentro del entorno de Unity. El gemelo digital actúa como una representación visual de los movimientos del ROV y considera comportamientos hidrodinámicos. Este enfoque combina las propiedades físicas del ROV con las capacidades avanzadas de simulación y análisis de su contraparte digital. Todos los hallazgos fueron validados en el puerto de Point Rouge ubicado en Marsella y en el puerto de Ancona. El NGC implementado ha demostrado una estabilidad positiva del vehículo y un seguimiento de trayectoria en el tiempo a pesar de interferencias externas. Además, la parte digital ha demostrado ser una infraestructura confiable para un futuro sistema de comunicación bidireccional.