Treinando robôs subaquáticos para encontrar estações de carregamento no fundo do mar

O maior laboratório da NTNU – o fiorde de Trondheim – é uma espécie de El Dorado para pesquisadores que desenvolvem robôs subaquáticos. Uma estação de carregamento foi instalada no fundo do mar e, para garantir que os robôs encontrem o caminho mais curto para a estação de carregamento, eles treinam no fiorde.

Há sete anos, o fiorde de Trondheim foi declarado o primeiro local de testes do mundo para veículos autônomos. A NTNU é altamente ativa no desenvolvimento de robótica que opera debaixo d’água, na superfície da água e no ar.

Os pesquisadores fazem uso frequente do grande laboratório oceânico.

O Centro de Excelência NTNU Amos, líder no desenvolvimento e pesquisa de robôs marinhos e veículos não tripulados, atingiu seu décimo ano de atividade neste verão.

Juntamo-nos ao navio de pesquisa Gunnerus no fiorde para ver como funciona parte da robótica subaquática.

No mar agitado

A Gunnerus está repleta de estudantes entusiasmados, bolsistas de doutorado, pesquisadores e parceiros do comércio e da indústria. Um robô medindo aproximadamente 1 metro cúbico e parecendo uma caixa aberta cheia de tecnologia é carregado a bordo.

Ao sairmos do cais, o sol luta para romper as pancadas de chuva que atingem o convés.

Por enquanto, podemos buscar abrigo na cozinha enquanto o navio avança em direção ao seu destino: uma estação de recarga localizada no fundo do mar.

Em 2022, a estação de carregamento foi instalada não muito longe de Munkholmen, a uma profundidade de 350 metros. Esta estação é uma joint venture entre NTNU e Equinor. Recentemente foi transferido para um pouco mais perto da Estação Biológica de Trondheim e está localizado próximo a outra instalação submarina pertencente à Equinor.

Os robôs podem se conectar a essas estações quando precisarem recarregar as baterias. Isto significa que é importante que os robôs consigam encontrar o caminho para a estação de carregamento – e da forma mais eficiente possível.

Eelume, o pioneiro

O primeiro drone subaquático desenvolvido na NTNU é um robô semelhante a uma cobra chamado Eelume. É baseado em tecnologia desenvolvida pela NTNU e pela SINTEF. Eelume é fortemente inspirado na forma como as cobras e as enguias marinhas se movem na água.

A professora Kristin Y. Pettersen é o cérebro por trás da versão totalmente desenvolvida do Eelume, que está agora em produção. Enormes quantidades de cálculos matemáticos formam a base para adaptações e melhorias de eficiência.

Esses robôs semelhantes a cobras estão agora sendo aprovados para uso no campo petrolífero de Åsgård, no Mar da Noruega. Eles atuarão ali como zeladores do fundo do mar, verificando se as instalações subaquáticas estão em ordem. Quando estão verificando e possivelmente consertando alguma coisa, os robôs usam eletricidade, o que significa que precisam recarregar entre os trabalhos.

Vazamentos de óleo

O robô que nos acompanha no fiorde de Trondheim é a caixa quadrada cheia de tecnologia que carregamos a bordo antes da partida. Assim que Gunnerus atinge a posição correta, o robô é baixado lentamente no mar.

O objetivo é encontrar a estação de carregamento da forma mais eficiente possível.

Um contêiner no convés está cheio de computadores poderosos com telas grandes. Pesquisadores, estudantes e bolsistas de doutorado prestam muita atenção às telas e monitoram como o robô se move sob a água enquanto procura sozinho a estação de carregamento.

Um deles é o pesquisador de doutorado Gabrielė Kasparavičiūtė do Departamento de Tecnologia Marinha.

“Um cenário hipotético pode ser que tenha havido um vazamento em uma instalação, como uma plataforma de petróleo. Enviaríamos um robô subaquático autônomo para examinar os danos. site, e precisa encontrar o algoritmo certo para resolver a tarefa”, diz Gabrielė Kasparavičiūtė.

Esta equipe de pesquisadores, liderada por Kristin Y. Pettersen, está trabalhando para resolver uma variedade de problemas enfrentados pelos robôs subaquáticos. A equipe também inclui vários outros bolsistas de doutorado da VISTA CAROS e ERC Creme.

A jornada do robô até a estação de carregamento leva tempo. Kasparavičiūtė alimentou-o com algoritmos que devem proporcionar alguns desafios extras. O robô tem que descobrir isso e acaba fazendo um treino difícil, mas útil.

Robôs independentes e ‘inteligentes’

“O que estamos testando e demonstrando aqui é um algoritmo de planejamento que permite ao robô escolher uma rota para um ponto de inspeção. A escolha da rota é baseada na quantidade de atividade ou trabalho que ele deve realizar, e isso está então ligado à quantidade de energia o robô tem à sua disposição”, explica Martin Ludvigsen.

Ele é professor do Departamento de Tecnologia Marinha e um dos principais pesquisadores na área de robótica subaquática.

Muito trabalho está sendo feito nesta comunidade de pesquisa para tornar os robôs tão autônomos quanto possível e capazes de fazer escolhas independentes e inteligentes.

Envolve um robô que escolhe quais tarefas tem capacidade de realizar com base na quantidade de energia que lhe resta, encontrando o caminho mais curto para os locais onde realizará as inspeções e calculando quanta energia será necessária para retornar à estação de carregamento.

Os robôs subaquáticos têm muitas aplicações, como inspeção de instalações marítimas como plataformas de petróleo, pisciculturas, cais, cascos de barcos, etc.

Robôs subaquáticos também são usados ​​para mapear a geologia do fundo do mar e da vida marinha, como os recifes de coral. O mapeamento da vida marinha fornece informações importantes sobre as mudanças ambientais.