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H2020

WiMUST — Resultado resumido

Project ID: 645141
Financiado con arreglo a: H2020-EU.2.1.1.5.
País: Italia
Dominio: Tecnologías industriales

Robots marinos que detectan ondas sísmicas

Un proyecto financiado con fondos europeos ha diseñado satisfactoriamente un sistema de vehículos submarinos autónomos (AUV) y embarcaciones de superficie autónomas (ASC) que colaboran entre sí. Esto podría simplificar la realización de levantamientos sísmicos, con notables ventajas sobre las operaciones de remolcado con cables sísmicos («streamers») modernas.
Robots marinos que detectan ondas sísmicas
Tradicionalmente, los levantamientos acústicos sísmicos se realizan con una embarcación que remolca una serie de cables sísmicos (cables flexibles dotados de hidrófonos) y una o varias fuentes acústicas. Estas potentes fuentes acústicas generan ondas sísmicas bajo la superficie de la Tierra que son captadas por los hidrófonos cuando las ondas rebotan en las formaciones de la subsuperficie. Los cables sísmicos suelen resultar extremadamente voluminosos y resulta difícil orientarlos de forma precisa.

Los avances recientes han mostrado que existe un gran potencial para que grupos de robots marinos colaboradores mejoren radicalmente la exploración y aprovechamiento de los océanos. El principal objetivo del proyecto WiMUST, financiado con fondos europeos, consistía en ampliar y mejorar las funcionalidades de los sistemas robóticos marinos colaboradores actuales. El proyecto reunió a un grupo de instituciones de investigación, empresas de estudios geofísicos, así como pequeñas y medianas empresas con experiencia en sistemas autónomos, robótica marina, comunicación, navegación y control cooperativo.

Un enjambre de robots submarinos autónomos

La investigación se centró en desarrollar una estructura submarina distribuida de forma inteligente de robots marinos para levantamientos acústicos sísmicos. «La novedad de WiMUST es la utilización de robots marinos para recopilar datos sísmicos en lugar de emplear los cables sísmicos y las fuentes remolcadas convencionales. La visión del proyecto consistía en desarrollar un equipo de robots marinos autónomos colaboradores que actuasen como nodos de comunicación y detección inteligentes de una red acústica móvil reconfigurable capaz de compartir información y de realizar estudios geofísicos conjuntamente», señala el doctor Giovanni Indiveri.

Equipos de robots autónomos que transporten fuentes acústicas y equipados con sensores acústicos pueden sustituir los sistemas de adquisición sísmica remolcados convencionales desacoplando la fuente acústica de los receptores. Esto les permite seguir las vías deseadas de forma más precisa, incluso en caso de perturbaciones medioambientales externas. En otras palabras, los vehículos disponen de cables sísmicos con hidrófonos, de modo que el sistema de red completo se comporta como una disposición acústica grande distribuida para adquirir datos acústicos.

Controlando activamente la geometría de la formación de robots, se puede modificar la forma de la disposición acústica en función de las necesidades. «Esta flexibilidad operativa presenta enormes ventajas, dado que permite recopilar una gran cantidad de datos del subsuelo y del fondo del mar con una mejor resolución. Además, las operaciones en el mar resultarán más sencillas porque no existirán vínculos físicos entre la embarcación en la superficie y el equipo de adquisición de datos», explica el doctor Indiveri.

Control de la comunicación

La arquitectura de comunicación de WiMUST garantiza que se conozcan las posiciones de cada AUV en la formación con una precisión centimétrica y que los relojes internos de los vehículos estén sincronizados con precisión. Esto es crucial para garantizar que a los datos sísmicos obtenidos se les asignen etiquetas temporales y espaciales que sean coherentes en toda la formación, así como para derivar posiciones relativas de los vehículos para la navegación y el control. Los investigadores trabajaron en el diseño de nuevas soluciones para la sincronización de los relojes de los AUV, además de otras que respaldasen la transferencia de datos sísmicos de los AUV a las estaciones en superficie.

Navegación, guía y control

El control y navegación cooperativos de los AUV y los ASC fue crucial para el rendimiento del sistema WiMUST. El equipo desarrolló algoritmos de control y navegación cooperativos para dirigir de forma precisa los vehículos, de modo que los ASC y todos los AUV con cables sísmicos remolcados eviten colisiones y mantengan la geometría específica en relación con las fuentes acústicas. Un planificador de movimiento genera puntos de referencia basándose en la formación de vehículos necesaria para una geometría de disposición de sensores óptima.

Perspectivas de futuro

En comparación con el remolcado de cables sísmicos basado en embarcaciones de tipo tradicional, un sistema robótico cooperativo puede simplificar enormemente las operaciones marinas, reduciendo tanto el plazo como el coste de una operación de levantamiento.

«Medir la posición de cientos de nodos de registro distribuidos por una superficie de varios kilómetros cuadrados, con un intervalo de muestreo de alrededor de diez segundos y una precisión superior a los diez metros, sigue constituyendo un gran reto», señala el doctor Indiveri. Una vez superadas todas las dificultades técnicas, el consorcio WiMUST espera que el uso de robots autónomos para el registro de datos sísmicos en el mar encuentre aplicaciones de uso extendido.

Además de los levantamientos sísmicos, los resultados de WiMUST pueden aprovecharse en otras aplicaciones submarinas, por ejemplo en operaciones de búsqueda y rescate, supervisión y control medioambientales, remoción de minas, detección de derrames y localización de emisiones, arqueología y pesca.

Palabras clave

WiMUST, vehículos submarinos autónomos (AUV), robots marinos, levantamiento sísmico, hidrófono, remolcado de cable sísmico, navegación y control
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