Tesi doctoral de Roger Pi Roig: "Enhancing Underwater Operations through Advanced Autonomous Manipulation". Direcció: Dr. Pedro Ridao Rodriguez i Dr. Narcis Palomeras Rovira. Departament d’Arquitectura i Tecnologia de Computadors.
L'interès per l'ús de vehicles autònoms submarins (AUVs) ha augmentat en les últimes dècades. Mentre que la recerca prèvia se centrava en l'exploració submarina per la cartografia del fons marí (batimetries, sonar i mosaics fotogràfics), aviat va evolucionar cap a la reconstrucció òptica 3D i la inspecció d'infraestructures en alta mar. Els avenços en aquests àmbits han despertat l'interès de la comunitat científica per utilitzar AUVs per les tasques d'intervenció, substituint així els vehicles operats remotament (ROVs) i els submergibles tripulats per vehicles autònoms submarins d'intervenció (I-AUVs). Aquesta innovació ofereix la possibilitat d'automatitzar les tasques, millorant l'eficàcia i repetibilitat alhora que es redueix el cost, temps i logística d'aquestes operacions.
Tanmateix, la intervenció autònoma submarina és un gran repte. Requereix el control conjunt d'un sistema heterogeni compost pel vehicle i els braços robòtics (o manipuladors) que presenten diferències significatives en termes de control i precisió. La majoria de les tasques d'intervenció, com la recuperació d'objectes o la manipulació de vàlvules, requereixen una precisió de centímetres, fins i tot mil·límetres, en la posició de la pinça. Aquesta precisió es veu greument afectada per una cadena d'incerteses, que comença amb els errors de navegació del vehicle i continua amb els errors de calibració dels sistemes implicats, incloent-hi les imprecisions en les posicions de les càmeres, làsers i manipuladors, els errors de calibració de les articulacions, i altres incerteses del sistema.
Un altre repte és la manipulació d'objectes voluminosos, que és difícil, si no impossible, de satisfer amb un sol vehicle i requereix l'ús de sistemes multi robot. Això planteja nous problemes a resoldre, com el control conjunt d'un equip d'I-AUVs coordinats a través de canals de comunicació amb poca amplada de banda. Finalment, és necessari arrelar la recerca en intervenció autònoma submarina a les necessitats actuals de les aplicacions de camp.
Aquesta tesi ofereix una contribució en aquesta línia. L'objectiu és avançar en l'estat de l'art de la intervenció autònoma submarina per augmentar l'autonomia dels I-AUVs en les tasques d'inspecció, manteniment i reparació d'infraestructures marítimes. Primer, es proposa un nou sistema per calibrar els paràmetres intrínsecs i extrínsecs dels components del robot, utilitzant un model robust de les equacions de minimització emmarcat en la Teoria de Lie. A continuació, es proposa un algoritme descentralitzat de control i gestió de redundància d'un sistema compost per dos robots, que transporten cooperativament un objecte voluminós, mentre es comuniquen per una línia de baixa amplada de banda. Finalment, els esforços es dirigeixen a estudiar les capacitats reals dels I-AUVs per afrontar aplicacions en l'àmbit de la generació d'energies renovables en alta mar. Es proposa una extensió en l'algorisme de control del robot per suportar el control actiu de força i poder dur a terme inspeccions de la protecció catòdica en l'estructura semi submergible d'un aerogenerador d'alta mar.
Al llarg de la tesi, tots els treballs presenten resultats tant en simulació com experimentals, validant l'eficiència i potencial de les solucions proposades.
Lectura de la tesi: 09/07/2024 (informació extreta de l’Agenda activitats de la web Escola de Doctorat).
Publicació de la tesi: http://hdl.handle.net/10803/692401