Men først, hvorfor bruker en Blueye ROV kabel?
Blueye ROVer er koblet til kabel for å sikre rask, stabil og pålitelig kommunikasjon mellom dronen og operatøren. Kabelen gjør det mulig å sende data direkte opp til overflaten i sanntid. Dette gir operatører direktesendt video og sensordata som er viktig for presis og trygg manøvrering under vann. I tillegg sendes kontrollsignaler ned til dronen gjennom kabelen, slik at operatøren hele tiden kan styre retning, hastighet og kameravinkel. Dette gir full kontroll over dronen til enhver tid.
Et kablet system gir også et enkelt oppsett, der man slipper komplekse trådløse løsninger eller eksterne basestasjoner.
Systemet er mobilt og fleksibelt - det kan brukes nesten hvor som helst, enten fra land, båt eller brygger.
Kabelen er festet i både overflateenheten og i dronen for raskt og effektivt oppsett.
I tillegg sørger kabelen for stabil strømforsyning og signaloverføring, noe som gir ekstra pålitelighet i krevende undervannsmiljøer.
Blueye kabeltromler er utviklet med fokus på holdbarhet og fleksibilitet, og sørger for sømløs ytelse sammen Blueye ROVer. Kabeltrommelen muliggjør effektiv lagring og oppsett, som reduserer slitasje og forlenger levetiden.
Kabeltromlene leveres i standardlengder opptil 250 meter, med mulighet for tilpassede lengder opp til 500+ meter. Med en imponerende bruddstyrke på 100 kg - noe som gjør dem godt egnet for ulike undervannsoperasjoner.
Kabelen fungerer også som en pålitelig sikkerhetsløsning. Dersom du mister forbindelsen til ROVen kan den alltid hentes opp manuelt ved å dra den tilbake med kabelen.
Et NTNU PhD-prosjekt tar sikte på å gjøre Blueye ROV autonom
Leonard Florian Tom Günzel er PhD-kandidat ved institutt for marin teknikk ved Norges teknisk-naturvitenskapelig universitet (NTNU), og leder i dag et nytt prosjekt med å gjøre Blueye ROVer autonome. Målet med prosjektet er å fjerne kabelen som er koblet til overflateenheten og gjøre ROVen i stand til å kjøre av seg selv fra en dokkingstasjon plassert på havbunnen.
Vi jobber for å gjøre Blueye til et autonomt undervannsfartøy, som kan være bosatt på bunnen over lengre tid." - Leonard Florian Tom Günzel, PhD-kandidat, NTNU.
Günzel har bakgrunn innen maritim teknologi og elektroteknikk, men lidenskapen hans for robotikk vokste gjennom flere vitenskapelige assistentroller og praksisplasser ved marine instutisjoner rundt om i verden. I løpet av disse oppholdene har han vært i kontakt med anvendt undervannsrobotikk, bildeanalyse og utvikling av sensorer.
Jeg har virkelig satt pris på friheten som forskning både krever og oppmuntrer til, i kombinasjon med utfordringen ved å flytte grenser for hva som er vitenskapelig mulig i hvert prosjekt. - Leonard Florian Tom Günzel, PhD-kandidat, NTNU.
Gjennom arbeidet har Günzel fått muligheten til å kombinere to av sine største lidenskaper: utforskning av havet og utvikling av ny teknologi. Likevel har én utfordring stadig gjort seg gjeldende - havets enorme og komplekse omfang. Han sier videre at for å forstå større havprosesser må vi nøye oss med å observere et lite område gjentatte ganger og trekke slutninger derfra. Dette gir nyttig innsikt, men skjer i liten skala og til en høy kostnad. Han mener at løsningen ligger i storskala autonome systemer — roboter som kan bevege seg fritt og kontinuerlig, og gi oss et helhetlig, satellitt-lignende blikk på undervannsverdenen.
Hvordan kan en ROV bli autonom?
Günzel og prosjektgruppen jobber for at undervannsdronen, når den nærmer seg dokkingstasjonen, enten skal kunne posisjonere seg foran et optisk modem for trådløs datakommunikasjon eller gå direkte til dokking. Dokkingstasjonen er designet for å muliggjøre induktiv lading og høyhastighets overføring av både måledata og oppdragsinformasjon. På denne måten kan innsamlet data overføres og nye instruksjoner lastes opp slik at dronen er klar for neste oppdrag - alt dette mens dronen forblir under vann og uten behov for menneskelig kontroll. Dette gjør det mulig å ha undervannsdronen permanent stasjonert på havbunnen, alltid klar for neste oppgave uten behov for å hente den opp til overflaten.
På et fysisk nivå er det overraskende enkelt: du legger til datakraft som kan styre roboten i stedet for et menneske, kutter kabelen, og vips - ROVen blir til en AUV. Men det å erstatte menneskelige beslutninger er hvor den virkelige utfordringen ligger. - Leonard Florian Tom Günzel, PhD-kandidat, NTNU.
Det finnes mange uforutsette situasjoner som en robot må kunne forstå og håndtere. Derfor har prosjektgruppen satt ut et foreløpig kabelbasert kjøretøy på 90 meters dyp i Trondheimsfjorden. Dette gjør det mulig å teste algoritmer i det faktiske miljøet de ønsker å operere i, samtidig som de beholder muligheten for manuell kontroll hvis noe skulle gå galt. Et eksempel på en uventet utfordring gruppen ikke kunne simlere, var at fisk ofte trekkes mot lys og svømmer rett foran dokkingmarkørene, noe som blokkerer robotens sikt og forstyrrer navigasjonen.
Blueye X3 opererer autonomt
Etter flere måneder med simuleringer og systemutvikling har Günzel, sammen med PhD-kollegaene Ambjørn Waldum og Gabriele Kasparaviciute og åtte masterstudenter, nå gjennomført deres første vellykkede feltoperasjonen i Trondheimsfjorden. Feltoperasjonen ble gjennomført i samarbeid med NTNU sin større ROV, Minerva, og markerer et viktig teknologisk fremskritt innen autonome undervannssystemer. Testen demonstrerte for første gang at en kompakt ROV som Blueye X3 kan operere autonomt.
Prosjektgruppen har både videreutviklet undervannsdronen og den nødvendige infrastrukturen som kreves for langvarige autonome undervannsoperasjoner. Det innebærer at dronen må kunne navigere presist over avstander fra 100 til 500 meter og returnere til en dokkingstasjon plassert på havbunnen. Dette innebærer bruken av et USBL-system (Ultra-Short Baseline) som kommuniserer med et modem på AUVen. Et USBL-system kombinerer flere transdusere for å bestemme retningen og avstanden til en lydkilde.
I tilfellet med dette PhD-prosjektet, hvor målet er å utvikle autonome egenskaper, er direkte integrasjon med dronens kontrollsystem avgjørende. Universiteter, forskere og systemintegratorer kan ha behov for å integrere dronen i større systemer eller styre den via tredjeparts programvare. For å støtte slike brukstilfeller tilbyr Blueye et tilgangspunkt for kontroll - Blueye SDK. Dette SDK-et er en åpen kildebok, tilgjengelig på pypi.org, og gjør det mulig for utviklere og studenter å lage egne kontrollalgoritmer, automatisere oppdrag og utforske nye bruksområder for undervannsrobotikk.
Virkelige forhold
Günzel forteller at autonomi finnes i ulike grader - til og med funksjoner som å holde posisjon (station keeping) regnes som en form for autonomi, da det lar brukeren fokusere på selve oppgaven uten å bekymre seg for at kjøretøyet driver med strømmen. De første funksjonene prosjektgruppen tenker å implementere vil trolig være autonom dokking og automatiserte undersøkelsesrutiner. På lengre sikt ser de for seg et system der piloten ikke lenger har direkte kontroll, men i stedet fungerer som en veileder og overvåker operasjoner. Disse konseptene blir allerede testet under reelle forhold, og de begynner nå å se de første kommersielle anvendelsene komme på plass.
Testingen har gitt prosjektgruppen flere interessante innsikter, og én av de tydeligste er at det vanskeligste med autonomi er å håndtere feil. For å håndtere slike situasjoner må roboten ha det de kaller situasjonsforståelse - evnen til å tolke omgivelsene og reagere hensiktsmessig. Dette krever også mer fleksible verktøy for oppdragsplanlegging (mission planning), som kan tilpasse seg ekte utfordringer i sanntid.
Flere år med forskning
Prosjektet er en del av SAFEGUARD-initiativet og bygger på flere års forskning og utvikling ved NTNU. NTNU VISTA-senteret for autonome undervannsoperasjoner (CAROS) har vært sentral i å utvikle den nødvendige infrastrukturen og støttesystemene.
Å etablere en base på 90 meters dyp er bare begynnelsen. Prosjektgruppen håper dette vil danne grunnlaget for fremtidig forskning, alt fra energieffektive undersøkelser og koordinering av flere roboter, til gjentakende inspeksjoner av infrastruktur og full autonomi i operasjoner. Günzel ser spesielt frem til å utforske videre innen situasjonsforståelse og persepsjon, og som prosjektleder gleder han seg til neste semester, hvor målet er å kutte kabelen for godt.
Jeg er utrolig takknemlig for alle som har bidratt – gjennom masteroppgaver, teknisk støtte og veiledning. Og ikke minst til Martin Ludvigsen, som har lagt grunnlaget for mye av det vi nå bygger videre på." - Leonard Florian Tom Günzel, PhD-kandidat, NTNU.
Han understreker at prosjektet ikke hadde vært mulig uten et sterkt team. Ambjørn Waldum og Gabriele Kasparaviciute har vært sentrale i hele prosessen, og han trekker frem masterstudentene Abubakar Aliyu Badawi, Celil Yılmaz, Mahmoud H. Abdelrazik Hassan og Samin Yeaser, samt designstudentene Dana Yerbolat, Elena Marie Kirchman, Jenny Krokstad og Ai-Nhi Hoang. Han takker også det dyktige ingeniørteamet ved AURLab, og gir en spesiell anerkjennelse til Martin Ludvigsen for det grunnlaget han har lagt, samt SAFEGUARD-prosjektet og institutt for marin teknikk for deres støtte.
