Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

H2020

WiMUST — Wynik w skrócie

Project ID: 645141
Źródło dofinansowania: H2020-EU.2.1.1.5.
Kraj: Włochy
Dziedzina: Technologie przemysłowe

Roboty morskie wykrywają fale sejsmiczne

W ramach pewnego unijnego projektu opracowano system współpracujących autonomicznych pojazdów podwodnych (AUV) oraz autonomicznych statków (ASC). Mogłoby to uprościć pomiary sejsmiczne, przynosząc znaczne korzyści w porównaniu z nowoczesnymi operacjami wykorzystującymi strimery.
Roboty morskie wykrywają fale sejsmiczne
Tradycyjnie badania sejsmiczne prowadzone są na statku, który holuje kilka strimerów sejsmicznych – elastycznych kabli wyposażonych w hydrofony – oraz jedno lub więcej źródeł akustycznych. Te potężne źródła akustyczne generują fale sejsmiczne pod powierzchnią ziemi, które są następnie odbierane przez hydrofony, w miarę jak fale odbijają się od formacji podpowierzchniowych. Strimery sejsmiczne są zazwyczaj bardzo nieporęczne i trudne do sterowania.

Ostatnie wydarzenia pokazały, że grupy współpracujących ze sobą robotów morskich mają ogromny potencjał w zakresie radykalnego usprawnienia badań i eksploatacji oceanów. Głównym celem finansowanego przez UE projektu WiMUST jest rozszerzenie i udoskonalenie funkcjonalności obecnych współpracujących systemów robotów morskich. W projekcie wzięły udział instytucje badawcze, geofizyczne firmy badawcze oraz małe i średnie przedsiębiorstwa posiadające wiedzę specjalistyczną w zakresie systemów autonomicznych, robotyki morskiej, komunikacji, nawigacji i sterowania współpracującego.

Rój autonomicznych robotów podwodnych

Badania skoncentrowane były na opracowaniu inteligentnego, rozproszonego zestawu robotów morskich do akustycznych badań sejsmicznych. „Nowością w projekcie WiMUST jest wykorzystanie robotów morskich do przechwytywania danych sejsmicznych zamiast konwencjonalnych holowanych źródeł i strimerów. Wizją projektu było stworzenie zespołu współpracujących autonomicznych robotów morskich, działających jako inteligentne węzły detekcji i łączności konfigurowalnej, ruchomej sieci akustycznej zdolnej do wymiany informacji i wspólnego prowadzenia badań geofizycznych”, zauważa dr Giovanni Indiveri.

Zespoły autonomicznych robotów przewożących źródła dźwięku i wyposażonych w czujniki akustyczne mogą zastąpić konwencjonalne holowane systemy akwizycji danych sejsmicznych poprzez oddzielenie źródła dźwięku od odbiorników. Umożliwia to dokładniejsze podążanie odpowiednimi ścieżkami, nawet w obecności zakłóceń zewnętrznych. Innymi słowy, pojazdy są wyposażone w hydrofonowe strimery, więc cały system sieciowy zachowuje się jak duża rozproszona tablica akustyczna do zbierania danych akustycznych.

Aktywnie kontrolując geometrię formowania robotów, można zmieniać kształt matrycy akustycznej w zależności od potrzeb. „Elastyczność operacyjna przynosi ogromne korzyści, ponieważ umożliwia gromadzenie dużej ilości danych o dnie morskim i danych o obszarach pod dnem morskim w lepszej rozdzielczości. Ponadto usprawnione zostaną operacje na morzu ze względu na brak fizycznych powiązań między statkiem nawodnym a sprzętem do gromadzenia danych”, wyjaśnia dr Indiveri.

Sterowanie łącznością

Dzięki architekturze komunikacyjnej WiMUST pozycje każdego AUV w zespole są znane z dokładnością do centymetra, a zegary wewnętrzne pojazdów są precyzyjnie zsynchronizowane. Ma to zasadnicze znaczenie, by pozyskiwanym danym sejsmicznym były przypisywane czasowe i przestrzenne znaczniki, które są spójne w całej formacji, jak również dla wyznaczenia względnych pozycji jednostek w celu nawigacji i sterowania. Naukowcy pracowali nad nowymi rozwiązaniami w zakresie synchronizacji zegarów AUV, a także nad innymi rozwiązaniami wspomagającymi przesyłanie danych sejsmicznych z AUV do stacji naziemnych.

Nawigacja, naprowadzanie i sterowanie

Współpraca w zakresie nawigacji i sterowania jednostkami AUV i ASC miała kluczowe znaczenie dla wydajności systemu WiMUST. Zespół opracował współpracujące ze sobą algorytmy nawigacji i sterowania, aby precyzyjnie kierować pojazdami w taki sposób, by ASC i wszystkie AUV z holowanymi strimerami uniknęły kolizji i zachowywały specyficzną geometrię w stosunku do źródeł akustycznych. Planer ruchu generuje punkty orientacyjne w oparciu o wymaganą konfigurację pojazdu w celu uzyskania optymalnej geometrii matrycy czujników.

Perspektywy na przyszłość

W porównaniu z tradycyjnymi strimerami ciągnionymi przez statki zautomatyzowany system oparty na współpracy może znacznie uprościć operacje morskie, skracając czas i obniżając koszty związane z badaniami.

„Pomiar pozycji setek węzłów rejestrujących rozmieszczonych na powierzchni kilku kilometrów kwadratowych, w odstępach wynoszących około 10 sekund i z dokładnością większą niż 10 metrów, pozostaje bardzo trudnym zadaniem”, zauważa dr Indiveri. Po pokonaniu wszystkich przeszkód technicznych konsorcjum WiMUST oczekuje, że wykorzystanie autonomicznych robotów do rejestrowania danych sejsmicznych na morzu znajdzie szerokie zastosowanie.

Oprócz badań sejsmicznych rozwiązania powstałe w projekcie WiMUST mogą być wykorzystywane w innych podwodnych zastosowaniach, takich jak akcje poszukiwawcze i ratownicze, monitorowanie i nadzorowanie środowiska, rozminowywanie, wykrywanie wycieków i śledzenie chmur zanieczyszczeń, archeologia i rybołówstwo.

Słowa kluczowe

WiMUST, autonomiczne pojazdy podwodne (AUV), roboty morskie, badania sejsmiczne, hydrofony, wiercenie strumieniowe, nawigacja i kontrola
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę