Drones submarinos

DRONES Y EXPLORACIÓN SUBMARINA



        España cuenta con más de 8.000 Km. de costa y los archipiélagos de las Baleares y las Canarias enclavados en áreas marinas mediterráneas y atlánticas de una riqueza y características únicas, condición que no se corresponde, lamentablemente, con el desarrollo paralelo en su exploración submarina y con su capacidad tecnológica en este campo. 








ROV




Lo anteriormente expresado no debe de considerarse como una mera critica a la importantísima labor que desarrollan; el CSIC, los Institutos de Ciencias del Mar, la Armada Española y otros tantos organismos que, dependientes de las administraciones del Estado y autonómicas sin duda hacen lo que pueden pero que lamentablemente no se corresponde con la dimensión y alcance que sería menester para un país como España.  

Debe de considerarse que las investigaciones, trabajos y desarrollos que se realizan constituyen por lo general, la muestra y medida de lo que realmente se destina a este campo y que, cuando se ha precisado efectuar por ejemplo un rescate submarino profundo o complejo -tras un accidente aéreo o marítimo-, se ponen, desgraciadamente, en evidencia estas carencias. Se puede concluir que a día de hoy España no cuenta con tecnología ROV Remotely Operated Vehicle (Vehículo submarino Operado Remotamente) propia


Pequeño ROV de ultima generación realizado en plástico de alta resistencia


   Pese a que actualmente todos los buques oceanográfícos de la Marina están preparados para operar con ROV, ninguno lleva este tipo de dispositivo salvo excepciones cuando se desarrolla alguna campaña concreta que se han alquilado a empresas noruegas o estadounidenses. Lamentablemente no ha habido en los últimos años desarrollos públicos o privados (concursos, ayudas, planes etc.) en esta linea más que, algunos desarrollos recientes en algunas universidades en Cataluña, Cartagena (*) y Madrid.  

Estas carencias muestran situaciones más graves y demoledoras como el reciente caso del ODISEY, empresa de busca tesoros estadounidense que expolio el pecio de la fragata MERCEDES y que puso de manifiesto la ausencia de exploración sistemática submarina de la riqueza arqueológica nacional de las aguas territoriales españolas, y que aunque en este caso finalmente se devolvió parte (?) de lo expoliado, representa el grado de carencias al respecto. España se merecería sin duda ser un país avanzado y puntero en exploración submarina y naturalmente en su tecnología, aspectos que deberían de ser dinamizados por los organismos públicos con vistas a lograr la necesaria participación del sector privado y su imprescindible participación en desarrollos e investigaciones. 

(*) Quiero mencionar el interesante trabajo de la Universidad Politécnica de Cartagena de la replica del submarino de Isaac Peral


   Los vehículos no tripulados de exploración e investigación submarina actuales y en función de su autonomía los vamos a denominar en adelante :

                    ROV Remote Operated Vehicles (con cordón)
                    AUV Autonomus Underwater Vehicles (autónomo)




    El estado del arte actual en este campo se sitúa en los AUV Autonomus Underwater Vehicles, dispositivos que pueden operar de manera autonoma sin "cordón umbilical" con la superficie a diferencia de los ROV que precisan de dicha conexión con sus ventajas e inconvenientes. Precisamente varias universidades españolas están desarrollando un interesante y avanzado proyecto de UAV dotado de un brazo robotico y visión estereoscópica.

UAV


Algunos desarrollos actuales de UAV como el mencionado de la Universidad de Gerona, el RAUVI, se basan en visión esteoroscopica y dispositivos acústicos que realizan una toma de datos preliminar para reproducir seguidamente en tierra, mediante un simulador, la intervención y posterior modelado de la misión que se prueba en laboratorio y por ultimo se debe de cargar en el UAV para que la realice. 

Esta linea de trabajo aunque prometedora -ya han realizado algunas pruebas con éxito-, en mi opinión representan sistemas muy complejos y dependientes de la visión esteoroscopica que a su vez dependerá siempre de las condiciones del mar (visibilidad, turbidez, etc), y normalmente estan enfocada para aguas profundas. Considero que son posibles otros desarrollos hacia sistemas con navegación inercial autónomos, que sean capaces de dirigir el vehículo, una vez definida la misión y programada en el UAV, mediante sensores inerciales y acústicos con posicionamiento cartográfico inicial mediante GPS.  
 

DRONES SUBMARINOS. FUTURO CERCANO

Disponer de sistemas autónomos para aguas poco profundas (como el Mar Menor), que ayuden en labores oceanográficas, biológicas y medioambientales (actual desastre del Mar Menor), parece de perogrullo y sorprende que no se este usando.



ROV experimental simple dotado de cordón umbilical para aguas poco profundas




Tal sistema dotado de los instrumentos precisos para la toma de datos y muestras en la laguna salada o en entornos contaminados y evaluar ambientes en nuestras costas debería de basarse en la combinación de elementos de superficie "nodriza" y submarino "ROV".



Dron de superficie para monitorización ambiental


Actualmente proyectos como el RAUVI, TRIDENT, o TRITON que cuentan con fondos de la UE son complejos, de largo desarrollo y costosos. Ninguno ha alcanzado ya una fase de producción o aplicabilidad, mientras que la oceanografía en general en España o la Armada Española por ejemplo siguen sin disponer de un sencillo sistema propio. La Marina Mercante tampoco cuenta con dispositivos elementales de inspección de hélices y propulsores que abaratarían los costes de las periódicas o imprevistas inspecciones que se deben de efectuar con buceadores.

Volviendo a un sistema ad hoc para lagunas y aguas poco profundas de escaso hidrodinamismo, para uso prolongado y día-noche, y puesto que tengo muy avanzadas las especificaciones y cálculos de un sistema compuesto de DRON de superficie y ROV, tratare de dar a continuación algunas pinceladas al respecto.

Existen en el mercado diversos sistemas "llave en mano". A lo largo de la entrada muestro algunos de ellos aunque he eliminado las referencias comerciales para evitar hacer propaganda. Se trata en todos los casos de empresas internacionales.  Considero que para cuestiones como el caso del Mar Menor y en otras aplicaciones, no debería de adquirirse uno o varios sistemas ad hoc. Sino que de una vez por todas se apoye verdaderamente la I+D+i tratando de desarrollar estas tecnologías en España con empresas nacionales y con participación de las Universidades y la Administración. No hacerlo es seguir parcheando el problema y salir del apuro temporal. Insisto ¡parece mentira que tengamos 8.000 Km de costas¡¡ y España no desarrollo, use y comercialice esta tecnología. ¡importamos hasta los pequeños drones submarinos elementales con video camara¡¡



Catamaran de investigación




Un DRON de superficie tendría que portar el ROV al que le suministraría mediante un cordón umbilical la energía precisa para los sistemas que incorpore. Además mediante este cordón umbilical es posible trasmitir los datos (control, vídeo HD, parámetros oceanográficos etc.) de los distintos dispositivos que incorpore. El ROV (ambos) pueden ser dirigidos remotamente ya que el DRON "nodriza" estaría enlazado con el centro de mando o el laboratorio oceanografico mediante comunicación radio o WIFI.



Este catamaran según su fabricante cuenta con gran autonomía y porta un mini dron submarino para inspección


En el desarrollo del sistema, considero que hay varios elementos y dispositivos que podríamos denominar críticos: El sistema de posicionamiento, navegación y control, el sistema de propulsión (thruster, impulsores etc) y el sistema de energía (baterías). Este ultimo, cada vez esta mejor resuelto y se dispone de mayor autonomía con la microelectrónica y los leds.

 La navegación autónoma en sistemas UAV es ya otro cantar, incluso estando controlado remotamente por medio de un dron de superficie. Este "nodriza" controlado remotamente, estaría posicionado por GPS pero debe de "saber" donde se encuentra en todo momento el modulo submarino, que esta sumergido y puede estar separado algunas decenas de metros del modulo de superficie. 

Piensese que aunque se monitorice el modulo de superficie, y se este registrando vídeo desde el modulo submarino, es preciso que se sepa con precisión donde se encuentra este con referencia al primero, para evitar lo que se conoce por free floating manipulation  problema que se presenta en los actuales desarrollos de UAV. 

 





El modelo dinámico para un modulo submarino, en adelante lo denominaremos robot (ya que hará las operaciones, mediciones, observaciones etc. bajo el agua), en general presenta sumergido en un fluido, en este caso agua, el siguiente equilibrio de fuerzas 

              Mv´+ C(v)v + D(v)v + g(n) = T + Go + W


El primer termino M corresponde a la matriz de inercia del robot
C(v) matriz de fuerzas centrifugas y de Coriolis
D(v) matriz de fuerzas viscosas del cuerpo rígido y de la masa añadida
g(n) vector de fuerzas de restitución (gravedad y fuerza de flotación)


Para equilibrar estas fuerzas se encuentra T que comprende a las ejercidas por los impulsores (hélices, thruster, etc), Go que son las de control de lastre y W perturbaciones en el medio debidas a corrientes, oleaje etc

 








 
   CONTINUARA..... 


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