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La transformación submarina

Aquanaut

Aquanaut es único entre los
vehículos submarinos no tripulados
porque puede transformarse
de un ágil submarino diseñado
para navegar a larga distancia
en un robot medio humanoide
capaz de llevar a cabo complejas
tareas de manipulación. Así es como
la transformación.

¿Como trabaja Aquanaut?

Aquanaut representa un nuevo y radical diseño que sus creadores, en una startup llamada Houston Mechatronics Inc. (HMI),
esperan que cambie por completo la robótica submarina. Convencional
Los UUV convencionales se dividen en dos categorías: los sumergibles con forma de torpedo, que se utilizan para
de larga distancia, y las máquinas de operación remota,
que se atan a embarcaciones de apoyo y se utilizan para la manipulación submarina. HMI quiere combinar estos dos
modos en un solo robot. Es un enfoque audaz que nadie ha
ha intentado antes.
Los ingenieros de HMI, que a menudo bromean diciendo que construir un Transformer ha sido uno de sus objetivos profesionales a largo plazo, están
convencidos de que es posible. Aquanaut ha sido diseñado
principalmente para el mantenimiento de instalaciones submarinas de petróleo y gas.

Aquanuat se desplaza en modo submarino aerodinámico hasta un lugar de trabajo submarino.


El cabezal que lleva cámaras estereoscópicas, un sensor 3D y un sistema de sonar, gira en su lugar.

Una vez que el robot llega al lugar, la parte superior de su casco se eleva, dejando al descubierto dos enormes brazos y una cabeza en forma de cuña.


El robot despliega sus potentes brazos, equipados con sensores de fuerza y pinzas en forma de garra.

Aquanaut tiene 2 modos

En modo submarino, Aquanaut estudia e inspecciona los equipos de petróleo y gas equipos desplegados en el lecho marino. En modo humanoide, el robot utiliza sus brazos para agarrar herramientas especializadas y accionar válvulas que controlar el flujo de hidrocarburos hacia la superficie.

Aquanaut en la piscina de la NASA

Antes de salir a mar abierto, el robot necesita
probarlo en condiciones más controladas, y eso significa
significa nadar en la piscina de la NASA.

Con una capacidad de 23,5 millones de litros de agua y una profundidad
profundidad de 12 metros, el Laboratorio de Flotabilidad Neutral de la NASA
o NBL, es lo suficientemente grande como para contener una maqueta a escala real de
la mayor parte de la Estación Espacial Internacional, con espacio de sobra.
Los astronautas se entrenan para los paseos espaciales en el NBL, acercándose
lo más parecido a la ingravidez que se puede conseguir aquí en la
tierra. En esta mañana de finales de marzo, el HMI ha tomado el control
el extremo norte de la instalación para probar Aquanaut.
A diez metros de profundidad y con dos tanques de nitrox en mi
espalda, intento mantenerme firme mientras sigo al robot moviéndose por el agua. Aquanaut ha estado en una pieza durante
sólo unos ocho días, pero las pruebas van bien.
El único contratiempo es un fallo de comunicación con los brazos,
pero el equipo de HMI no se inmuta; saben que aún queda mucho
trabajo por hacer, y el robot volverá aquí mañana temprano.
Radford me dice que disfruta de la frenética rutina de dirigir una empresa emergente, lo que contrasta con el ritmo típico de una
de una enorme agencia gubernamental como la NASA. Antes de HMI, pasó cinco años como
cinco años como ingeniero jefe del programa Robonaut de la NASA,
desarrollando un robot humanoide que voló a la Estación Espacial Internacional, y más tarde dirigió el desarrollo de
Valkyrie, una plataforma humanoide aún más sofisticada.
En su oficina de HMI, pequeños modelos impresos en 3D de prototipos de Aquanaut
de Aquanaut encajan a la perfección con el arte de la pared que muestra a Valkyrie y a
Iron Man de Marvel.
“El tipo de habilidades que tenemos en la NASA”, dice, “poner
de los robots en lugares remotos, y conseguir que hagan un trabajo útil
en entornos de datos austeros, es lo que mejor se adapta a este gran problema: trabajar en alta mar”.
problema: trabajar en alta mar”.
La mayor parte de lo que vemos y oímos sobre la industria del petróleo y el gas
de petróleo y gas se refiere a trabajos realizados desde plataformas, donde
de perforación submarina desde la superficie.
superficie. Las plataformas son la parte más visible del proceso, pero también hay una enorme cantidad de infraestructuras complejas en el lecho marino.
Las cabezas de pozo en el fondo del océano están cubiertas por conjuntos metálicos utilizados para controlar el flujo de hidrocarburos hacia la superficie.
Estas estructuras, cubiertas de tuberías, válvulas, colectores
y medidores, son tan intrincadas que se conocen comúnmente como
árboles de Navidad. Algunas tienen el tamaño de un edificio de cuatro plantas.
Para realizar el mantenimiento rutinario de un pozo, o para
de un pozo, o para cambiar la salida del pozo, hay que girar algunas de las válvulas del
árbol tienen que ser giradas, y con los pozos en aguas profundas –
por debajo de los 300 metros, donde normalmente no operan los buzos-
la única forma de hacerlo es con un vehículo robotizado.

Subamarino Inteligente

Ingenieros de Houston Mechatronics inspeccionando la cabeza de Aquanaut,
donde están ubicados los principales sensores. Mientras los ROV convencionales requieren operadores humanos para maniobrar ellos en tiempo real, Aquanaut utiliza su detección y sistemas informáticos para comportarse con mayor autonomía.

Desafíos en el diseño del Sistema de Control

-Los ROV tradicionales tienen múltiples transmisiones de cámara en vivo y operadores humanos maniobran estos vehículos con joysticks en tiempo real.
Y la única forma de comunicarse con Aquanaut es a través de un modem acústico, y esta tecnología tiene un alcance de algunos decenas de kilómetros bajo el agua. al precio de una alta latencia y un ancho de banda muy bajo, cerca de unos pocos kilobytes por segundo.
En el mejor de los casos estas limitaciones hacen que el control humano directo no sea práctico, por lo que aquanaut necesitará hacer todo lo que pueda por sí solo.

-“Hay mucha autonomía que debe construirse”. Yayathi explica “Confías en robot para hacer muchas cosas”.
HMI planea mantener una supervisión de alto nivel sobre Aquanaut, mientras delega la mayoría de las decisiones de bajo nivel a las poderosas computadoras a bordo del robot que ejecutan el sistema operativo de robot, o ROS.
El robot construye una representación 3D detallada de su entorno, pero en lugar de enviar todo el mapa 3D al operador, sólo se transmiten subsecciones muy pequeñas y muy comprimidas, y el operador puede entonces igualar a un modelo existente de la estructura que Aquanaut está mirando.
Luego, el operador envía comandos simples, como “Turn la válvula en estas coordenadas 90 grados en el sentido de las agujas del reloj “.
El robot decidirá de forma autónoma cómo sujetar la válvula y cuánta fuerza aplicar al girar, y enviará de vuelta una confirmación cuando la tarea está completa. El operador es quien sigue dirigiendo las acciones del robot, pero de una manera que no requieren dirigir el robot a mano, o un uso intensivo de ancho de banda para alimentación de video en vivo.

Modelo de Negocio

El plan a largo plazo de HMI es vender las intervenciones de Aquanaut como un
Servicio. Utilizando pequeñas flotas de robots distribuidos por áreas
como el Mar del Norte o frente a la costa de California, el petróleo y el gas
las empresas simplemente tendrían que solicitar que una tarea determinada
sea completada, y HMI entonces programaría el más cercano
robot para realizarlo. Radford dice que se necesitan unas siete
personas para operar un solo ROV tradicional. “Creemos que
puede invertir eso ”, dice. “Creemos que un operador podría ejecutar
siete Acuanautas “.

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