Rewolucjonizowanie oceanów: postępy w robotyce morskiej dla obronności, badań i przemysłu
Robotyka zajmuje się projektowaniem i konstruowaniem programowalnych robotów mechanicznych. Jej zadaniem jest odwzorowywanie ludzkich działań. Rozwój takich robotów do użytku morskiego ma kluczowe znaczenie dla obronności, badań naukowych i zastosowań przemysłowych, w tym nadzoru, monitoringu środowiska i środków zaradczych przeciwko minom i wielu innych.
Statki wymagają regularnej konserwacji i wielu zasobów, od paliwa i konserwacji oleju po regularne czyszczenie, duża liczba części i urządzeń wymaga serwisowania lub wymiany, aby utrzymać statek w dobrym stanie. Często wszystkie te zadania są niebezpieczne i stanowią wyzwanie, gdy wykonują je ludzie. W tym celu roboty są w stanie wykonywać takie zadania. Na przykład HullBUG, podwodny robot do czyszczenia kadłubów, przyczepia się do dna łodzi w celu czyszczenia powierzchni. Inny robot, robot strażacki SAFFIR, to autonomiczny robot humanoidalny zdolny do wykrywania i gaszenia pożarów na pokładzie, pracujący ramię w ramię z ludźmi.
Recon Robotics opracowało małego robota w kształcie hantli, który potrafi przenikać na główny pokład łodzi w celu dyskretnej inspekcji. Rozwiązania te są obecnie wykorzystywane przez Marynarkę Wojenną USA. Kamery na robocie pozwalają operatorom widzieć, co się dzieje w czasie rzeczywistym, nawet w nocy, dzięki wykorzystaniu czujników podczerwieni.
Morskie autonomiczne systemy robotyczne
Autonomiczne pojazdy podwodne – w skrócie AUV, to pojazdy robotyczne, które można wykorzystywać do podwodnych misji badawczych, takich jak mapowanie zatopionych wraków, mapowanie dna morskiego i charakteryzacja wody morskiej. Przeprowadzają badania bez interwencji operatora, są programowalne i wracają do wcześniej zaprogramowanej lokalizacji, gdzie dane można pobrać i przetworzyć.
Autonomiczne pojazdy nawodne – w skrócie ASV to pojazdy robotyczne, które znajdują się na powierzchni morza i zbierają dane oceanograficzne. Mają większą ładowność i pojemność akumulatora w porównaniu do szybowców. Przewożą moduły GPS i Iridium, za pośrednictwem których realizowana jest komunikacja i pilotowanie. Są przydatne do zbierania monitoringu fotograficznego i informacji o pogodzie. Są uważane za przyszłych zbieraczy danych, gdzie ASV będą zbierać dane z pojazdów podwodnych i przesyłać je przez Iridium.
Pojazd zdalnie sterowany – w skrócie ROV to podwodne roboty na uwięzi, bezzałogowe, połączone ze statkiem grupą kabli przenoszących energię elektryczną, sygnały wideo i dane między pojazdem a operatorem.
ISIS to najgłębiej nurkujący ROV w Wielkiej Brytanii. Pobiera próbki, wierci rdzenie osadów i rejestruje wideo w wysokiej rozdzielczości, umożliwiając przeprowadzanie skomplikowanych badań na głębokościach niedostępnych dla nurków.
Szybowce – rodzaj pojazdu podwodnego używanego do pomiaru parametrów oceanograficznych, takich jak temperatura, poziom chlorofilu i zasolenie, a następnie przesyłanych z powrotem na brzeg. Wykorzystuje pompę wewnętrzną do zmiany swojej pływalności, umożliwiając poruszanie się w górę i w dół w wodzie. Mają 2 metry długości i ważą około 65 kg i poruszają się z prędkością prawie 0,5 km na godzinę. Są energooszczędne i mogą działać na konwencjonalnych bateriach alkalicznych w małych misjach. Nie wymagają rozmieszczenia z pokładu statku badawczego, dzięki czemu misje szybowcowe są stosunkowo tanie. Ma możliwość wysyłania danych w czasie rzeczywistym za pośrednictwem swojego czujnika.
Przyszłe trendy
Projekt C-Bot – Zmiany klimatyczne stworzyły pilną potrzebę opracowania systemów do monitorowania, wykrywania i przewidywania tych zmian w lokalnych zjawiskach w odpowiednim czasie. Monitorowanie raf koralowych uważa się za wiarygodny wskaźnik zmian klimatycznych, ponieważ są one wrażliwe na niewielkie zmiany temperatury.
W tym celu projekt Coral Bot (C-bot) ma na celu zbudowanie robota do monitorowania raf koralowych na płytkich wodach. Zastąpi on obecną metodę zatrudniania nurka ze sprzętem fotograficznym do badania dna raf koralowych.
Projekt Mesobot – Trwa budowa autonomicznego robota podwodnego, Mesobot, z nową możliwością uchwycenia wyjątkowego i obfitego życia w „strefie zmierzchu”, rozciągającej się od 200 m do 1000 m głębokości. Może zawierać więcej biomasy ryb w porównaniu do wszystkich łowisk na świecie.
Początkowo Mesobot będzie przywiązany, co pozwoli ludzkim pilotom identyfikować cele, a następnie, gdy będą migrować głębiej w ocean, będzie podążał za nimi autonomicznie, z wykorzystaniem kamer stereo.
Wnioski
Robotyka morska jest w stanie pomagać w zadaniach związanych z zagrożeniem dla ludzkiego życia oraz eksploracją miejsc, w których interwencja człowieka jest kosztowna lub prawie niemożliwa. Głównym motorem wzrostu na tym rynku jest jego zastosowanie w obronności, przemyśle i badaniach naukowych. Istnieje duża liczba trwających projektów w robotyce morskiej, mających na celu opracowanie lepszych technologii do uchwycenia niezbadanego terytorium oceanów. Projekty mają na celu rozwiązywanie wyzwań przemysłowych i zapewnienie lepszych narzędzi dla bezpieczeństwa i nauki do eksploracji i badania oceanów.
Nawigacja w nieograniczonych środowiskach poza zasięgiem transponderów akustycznych pozostaje jednym z głównych problemów do rozwiązania.
Autor: Abhishek Saini