Τα καλά υποβρύχια οχήματα έρχονται σε μικρές συσκευασίες

Το Riptide AUV (Credit BAE Systems)

Ένα τρισδιάστατο ROV (Ocean SOFAR Credit)

RangerBot πάνω από έναν ύφαλο (Credit Matthew Dunbabin / QUT)

Previous Next

Η περίοδος των διακοπών έχει μόλις περάσει, και πολλοί μπορεί να έχουν ακούσει τη φράση, "τα καλά πράγματα έρχονται σε μικρά πακέτα". Αυτό ισχύει για τα σημερινά υποθαλάσσια οχήματα; Πράγματι. Μία από τις πιο εντυπωσιακές πρόσφατες τάσεις στον τομέα είναι ο πολλαπλασιασμός των συμπαγών και οικονομικά προσιτών, αλλά εξαιρετικά αποτελεσματικών, υποθαλάσσιων οχημάτων. Την περασμένη δεκαετία έχουν δει νέα οχήματα με τηλεχειρισμό (ROV) και αυτόνομα υποβρύχια οχήματα (AUV) που παράγονται εύκολα και μεταφέρονται από ένα άτομο. Αξιοποιώντας τις εξελίξεις στα κυκλώματα, τους αισθητήρες και τις μπαταρίες που εμπνέονται από τον τομέα των ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης, αυτά τα μικρά οχήματα σπρώχνουν πάνω από την κατηγορία βάρους τους σε πρακτικές εφαρμογές.

Υπάρχουν πολλά παραδείγματα τόσο ROV όσο και AUV που θα μπορούσατε να εξετάσετε, αλλά μια επιλογή από τέσσερα αξίζει να αναθεωρηθεί ως υποδείγματα της κατηγορίας. Προσφέρουν επίσης αντιπαραβαλλόμενες προοπτικές σε ορισμένες βασικές τεχνικές και επιχειρησιακές επιλογές. Για τους ROVs, το Sofar Ocean Trident αντιπροσωπεύει ίσως την κορυφή της συμπαγούς απόδοσης και της βελτιστοποίησης του σχεδιασμού. Ενώ το Blue Robotics που ονομάζεται απλά BlueROV παρουσιάζει μια πιο ευέλικτη επιλογή. Στα AUV, η πολύ "μηχανική" προσέγγιση του αυτοκινήτου αποδεικνύεται από το μικρό όχημα της BAE Systems Riptide, αν και με μια πολύ ευέλικτη προοπτική λογισμικού. Ένας νεοεισερχόμενος από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Queensland, το RangerBot, παρουσιάζει μια νέα αλλαγή παραδείγματος για να κρατήσει το κόστος κάτω για συγκεκριμένες περιπτώσεις χρήσης.
Ξεκινώντας με τους ROVs, το BlueROV από το Blue Robotics παρουσιάζει έναν τυπικό παράγοντα μορφής ROV. Σχεδιασμένο ακριβώς όπως ένα μεγαλύτερο έργο ή έρευνα ROV θα ήταν, το όχημα έχει ένα ανοικτό πλαίσιο που φέρει τα ηλεκτρονικά και τα περιβλήματα της μπαταρίας, προωθητές, αφρώδες υλικό και τα βάρη έρματος. Αυτός ο απλός σχεδιασμός είναι γερός, επεκτάσιμος και εξοικειωμένος με τον τομέα. Το σύστημα προσφέρει διαμορφώσεις έξι και οκτώ αντλιών, πολλά προαιρετικά εξαρτήματα και σημαντική απόδοση και ευελιξία. Αλλά η νέα προσέγγιση για τη μείωση του κόστους και τη διαχείριση της πολυπλοκότητας καθιστούν αυτό το παιχνίδι αλλαγής.

Για να διατηρηθεί το κόστος κάτω από το BlueROV αποστέλλεται μερικώς συναρμολογημένο, απαιτώντας μια εκτιμώμενη έξι έως δώδεκα ώρες από τη συναρμολόγηση του χρήστη για να ολοκληρωθεί. Ενώ αυτό είναι μια εξοικονόμηση κόστους για τον αγοραστή παρέχει επίσης στους πελάτες την ευκαιρία να κατανοήσουν τα στοιχεία και την αρχιτεκτονική του συστήματος. Αυτό υποστηρίζει ένα εργαλείο που προορίζεται για τροποποιήσεις και αναβαθμίσεις τελικού χρήστη. Το όχημα αξιοποιεί τις κοινές τεχνολογίες συχνοτήτων και χρησιμοποιεί το λογισμικό ελέγχου ArduSub ανοιχτού κώδικα, κάτι που προσφέρει τόσο χρήσιμα χαρακτηριστικά όσο και εκτεταμένη κοινότητα χρηστών. Ο χειριστής ελέγχει το ROV με φορητό υπολογιστή και ελεγκτή παιχνιδιών. Η εφαρμογή QGroundControl ανοικτής πηγής παρέχει τη διεπαφή χρήστη. Αυτός ο ισχυρός συνδυασμός τεχνολογίας προσφέρεται σε μια εξαιρετικά χαμηλή τιμή εισόδου $ 3.500. Αυτό φέρνει ένα πραγματικά ικανό ROV σε ένα σημαντικό νέο κοινό.
Ένα BlueROV (Credit Blue Robotics, Jeff Milisen) Επίσης, η επέκταση του κοινού για τους ROVs είναι το Trident από τον Sofar Ocean, πρώην OpenROV. Αυτό το συμπαγές ROV είναι μια μελέτη περίπτωσης στη βελτιστοποίηση της μηχανικής. Ο συντελεστής μορφής και η αρχιτεκτονική του είναι μια σημαντική εξέλιξη από άλλες ROVs με μπαταρίες. Το Trident έχει ένα μοναδικό σχεδιασμό που συνδυάζει την ευελιξία και τον έλεγχο ενός ROV (Remote Operated Vehicle) και την απόδοση ενός AUV (αυτόνομο υποβρύχιο όχημα). Μπορεί να εκτελέσει εκτεταμένες γραμμικές μετατοπίσεις και πολύπλοκες ελιγμούς σε στενούς χώρους. Χρησιμοποιώντας μόνο τρεις προωθητήρες, σε μια μοναδική διαμόρφωση αντιστάθμισης, ο ROV μπορεί να προχωρήσει αποτελεσματικά, αλλά να χειριστεί πολύ ευαίσθητα. Ο κεντρικός κατακόρυφος προωστικός κινητήρας του ROV μπορεί να προκαλέσει υψηλές ταχύτητες, αλλά και να πετάξει ή να αλλάξει βάθος χωρίς κλίση, ενώ λειτουργεί σε χαμηλές ταχύτητες - όπως συμβαίνει με τις παραδοσιακές εργασίες ROV. Εκτός από έναν κομψό υδροδυναμικό σχεδιασμό, ο Trident σχεδιάστηκε να είναι εξαιρετικά φορητό και αρκετά ανθεκτικό. Το ROV είναι αρκετά μικρό για να ταιριάζει σε ένα σακίδιο, ενώ τα πλαϊνά του φύλλα χυτεύονται με μια επίστρωση από καουτσούκ που του δίνει μια μορφή προφυλακτήρων. Το περιβάλλον εργασίας χρήστη βασίζεται σε πρότυπα διαδικτύου όπως το HTML5 και το WebGL για να επιτρέπουν την πλοήγηση μόνο μέσω ενός προγράμματος περιήγησης που τρέχει σε φορητούς υπολογιστές, tablet και κινητές συσκευές. Η αγκαλιά των σύγχρονων προσεγγίσεων λογισμικού ανοιχτού κώδικα διασφαλίζει ότι η βάση κώδικα μπορεί να ενημερώνεται συνεχώς τόσο από την κοινότητα όσο και από την εταιρεία. Αυτό επιτρέπει σε χρήστες που αλλάζουν λογισμικό, όπως νέες διεπαφές χρήστη, να διαμορφώσουν την εμπειρία λειτουργίας και την παροχή βελτιωμένων δυνατοτήτων ROV στην παγκόσμια κοινότητα Trident.

Αυτό το εύχρηστο, υψηλής απόδοσης πακέτο είναι διαθέσιμο στο Amazon κοιτάζοντας $ 1.700. Είναι πραγματικά μια νέα εποχή για προσβάσιμα και χρήσιμα ωκεάνια ρομπότ. Εκείνοι που αναζητούν μια συνδεδεμένη εμπειρία μπορούν να επιλέξουν ένα εξαιρετικά βελτιστοποιημένο σύστημα ή μια σπονδυλωτή προσέγγιση με περισσότερη δυνατότητα ρύθμισης του τελικού χρήστη. Και στις δύο περιπτώσεις, για το κόστος ενός σύγχρονου φορητού υπολογιστή ή υπολογιστή, μπορεί κανείς να είναι πλήρως εξοπλισμένος για να συμμετέχει σε σημαντικές αποστολές σε βάθη νερού μέχρι 100 μέτρα. Εκείνοι που επιθυμούν να «κόψουν το καλώδιο» έχουν πρόσθετες επιλογές.

Τα αποτελεσματικά AUV έχουν γίνει μικρότερα και πιο προσιτά, τα τελευταία χρόνια. Όπως και με τους ξαδέλφους ROV, υπάρχουν πολλά παραδείγματα που πρέπει να ληφθούν υπόψη. Το σύγχρονο "micro" AUV συνδέεται ίσως καλύτερα με τα προϊόντα της BAE Systems, πρώην Riptide Autonomous Solutions. Το Riptide είναι μια ιστορία μικρών οχημάτων και ταχείας ανάπτυξης. Ιδρύθηκε το 2015 και η Riptide έδωσε γρήγορα μια συμπαγή προσφορά AUV.

Το πρώτο προϊόν της Riptide ήταν το μικρο-UUV, ένα εξαιρετικά ευέλικτο, ανοιχτού κώδικα αυτόνομο υποθαλάσσιο όχημα που παρείχε μια υπερσύγχρονη, χαμηλού κόστους λύση κατάλληλη για προγραμματιστές αυτονομίας και συμπεριφοράς, υποθαλάσσιους αισθητήρες και άλλα νέα ωφέλιμα φορτία. Το micro-UUV παρουσίασε ανοικτές διασυνδέσεις υλικού και λογισμικού, παρέχοντας στους χρήστες μια αξιόπιστη και ισχυρή πλατφόρμα για την προώθηση της τεχνολογικής ανάπτυξης. Ο σχεδιασμός του οχήματος βελτιστοποιήθηκε για υψηλή απόδοση με την καλύτερη υδροδυναμική υπογραφή στην κατηγορία του. Η βάση micro-UUV έχει διάμετρο 4 7/8 ίντσες, μήκους 40 ίντσες και ζυγίζει 22 λίβρες. Το πρότυπο σύστημα βαθμολογείται σε βάθος 300 μέτρων.

Ενώ αυτό το όχημα μπορεί να μοιάζει με μια "τυπική" βιομηχανία προσφέροντας διαφοροποιείται περισσότερο από το μικρό του μέγεθος. Η εστίαση στις ανάγκες των τελικών χρηστών ήταν πιο διαδεδομένη στο σχεδιασμό του λογισμικού. Σε αντίθεση με τις τυπικές ιδιόκτητες αρχιτεκτονικές, το micro-UUV παρουσίασε μια ευέλικτη αρχιτεκτονική που εκμεταλλεύεται ένα μεγάλο μέρος του λογισμικού ανοιχτού κώδικα. Στην αρχική έκδοση του λογισμικού micro-UUV, η Riptide πρόσφερε κώδικα για τις πλατφόρμες ανάπτυξης Arduino και Beaglebone Black, καθώς και υποστήριξη για τον κινητήρα ελέγχου ρομπότ MOOS-IvP. Αυτό ήταν ένα ισχυρό σύνολο χαρακτηριστικών για κάθε AUV. Σε τιμή εκκίνησης περίπου 15.000 δολαρίων, υπήρχε σημαντικό ενδιαφέρον αγοράς.

Μέχρι το 2019 η επιτυχία αυτού του προϊόντος σημειώθηκε από την BAE Systems. Ο οργανισμός BAE Systems FAST Labs απέκτησε την Riptide και πλέον ωριμάζει την τεχνολογία πλατφόρμας και την παραγωγή κλίμακας. Το FAST Labs είναι ο βραχίονας έρευνας και ανάπτυξης της BAE Systems, Inc. και είναι μοναδικός στην
την αμυντική βιομηχανία ως επιχείρηση εσωτερικού, χρηματοδοτούμενη από τον πελάτη, που έχει σχεδιαστεί για την Ε & Α
συνεργάζονται σε ολόκληρη την παγκόσμια επιχείρηση της εταιρείας για την ανάπτυξη και τη μετάβαση προηγμένων τεχνολογιών. Το micro AUV που ξεκίνησε αρχικά η Riptide επωφελείται από αυτή τη διαδικασία.
Ένα άλλο μικρό AUV που έχει έρθει πρόσφατα στη σκηνή είναι το RangerBot. Αυτό το όχημα υιοθετεί μια διαφορετική προσέγγιση για την παροχή μιας προσιτής λύσης για τους τελικούς χρήστες. Το RangerBot σχεδιάστηκε από μηχανικούς στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Queensland (QUT) στο Brisbane της Αυστραλίας. Η ομάδα του QUT εργάζεται σε ένα κέντρο ρομποτικής επικεντρώνεται στη μηχανική όραση. Επίσης, εργάζονται για την υποστήριξη περιβαλλοντικών εκτιμήσεων σχετικά με τον Μεγάλο φραγμό. Μια μετατόπιση βασικών παραδειγμάτων έγινε δυνατή όταν η ομάδα, αναγνωρίζοντας ότι οι συνθήκες ύδατος στο περιβάλλον-στόχων της ήταν πολύ σαφείς, επέλεξε να χρησιμοποιεί αποκλειστικά αισθητήρια με βάση το όραμα.
Το RangerBot πέρα από έναν ύφαλο (Credit Matthew Dunbabin / QUT) Αυτό ίσως ακούγεται προφανές αλλά εγκαταλείποντας το μέγεθος, την ισχύ και, κυρίως, τις τιμωρίες των ακουστικών οργάνων, το RangerBot έγινε μικρότερο, ευκολότερο στη χρήση και πιο προσιτό από τις τυπικές εναλλακτικές λύσεις. Χρησιμοποιώντας μια σειρά από κάμερες, το RangerBot μπορεί να διαχειριστεί την οριζόντια πορεία του στο βάθος καθώς και το βάθος του. Χρησιμοποιώντας τα πιο πρόσφατα εργαλεία μωσαϊκών φωτογραφιών, το όχημα μπορεί επίσης να παράγει χρήσιμα προϊόντα δεδομένων σε έναν χώρο έρευνας. Τα οπτικά συστήματα επιτρέπουν επίσης σύνθετες εφαρμογές περιβαλλοντικής διαχείρισης. Το RangerBot και τα πρωτότυπα του προκατόχου του έχουν αποδειχθεί ικανά να αναγνωρίσουν το κοράκι αστερίας αγκάθι (COTS), ένα αρπακτικό που μπορεί να καταστρέψει κοραλλιογενείς υφάλους. Τα AUV έχουν επίσης επιδείξει την ικανότητα να φέρουν ωφέλιμο φορτίο που μπορεί να εξαλείψει το COTS μέσω ακριβούς έγχυσης μιας λύσης που βλάπτει μόνο τον επεμβατικό οργανισμό. Η διασύνδεση ωφέλιμου φορτίου που υποστηρίζει αυτή την αποστολή συμβάλλει επίσης στην αποκατάσταση των υφάλων. Στο RangerBot μπορεί να εγκατασταθεί κύστη έως και 8 λίτρων κοραλλιών. Χρησιμοποιώντας τις δυνατότητες αυτόματης όρασης, το AUV μπορεί να εντοπίσει κατάλληλους γυμνούς χώρους σε υποβαθμισμένο ύφαλο και να αποθέσει την κατάλληλη συγκέντρωση προνυμφών. Έτσι, ένα πλήρως φορτωμένο RangerBot μπορεί να σπορεί περίπου 250 τετραγωνικά μέτρα υφάλου. Αυτό είναι πιο αποτελεσματικό από τις προηγούμενες τεχνικές που βασίζονται σε δύτες.
Εμπνευσμένο από αυτές τις επιτυχημένες ερευνητικές προσπάθειες, η ομάδα στο QUT έχει βελτιστοποιήσει το σχεδιασμό RangerBot για παραγωγή και ετοιμάζεται να υποστηρίξει μια προσπάθεια εμπορευματοποίησης. Όταν αυτή η παραλλαγή του προϊόντος έρχεται στην αγορά, θα προσφέρει μια ισχυρή λύση που συνδυάζει την αποτελεσματικότητα της κολύμβησης με ελεύθερα κολύμβηση AUV με τα επίπεδα ευελιξίας ROV καθώς και τις προηγμένες δυνατότητες έρευνας και επιθεώρησης. Η προειδοποίηση εδώ είναι ότι η διαύγεια του νερού πρέπει να είναι αρκετά υψηλή για να λειτουργήσει η οπτική τεχνολογία. Αλλά υπάρχουν πολλά τέτοια περιβάλλοντα λειτουργίας στον παγκόσμιο ωκεανό.
Τα παραδείγματα που παρουσιάζονται εδώ προσφέρονται για να επικυρώσουν τη δήλωση ότι "τα καλά υποβρύχια οχήματα έρχονται σε μικρά πακέτα". Οι χρήστες ROV και AUV μπορούν να βρουν πολλές επιλογές, πέραν των συστημάτων που συζητούνται εδώ. Οι τάσεις στις οποίες βασίζονται αυτές οι εξελίξεις περιλαμβάνουν τη μεγαλύτερη υιοθέτηση λογισμικού ανοιχτού κώδικα, σύγχρονων εργαλείων παραγωγής και οφέλους από άλλα πεδία, ιδίως ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης. Ο αντίκτυπος της καινοτόμου σκέψης και του καθαρού σχεδιασμού φύλλων είναι επίσης αξιοσημείωτος. Τα οχήματα που παρουσιάζονται εδώ, καθώς και πολλές άλλες συμπαγείς προσφορές στον τομέα, επωφελούνται από τη σκέψη ατόμων ή οργανισμών που είναι νέοι στον τομέα. Το σπάσιμο των παλαιότερων τεχνολογιών ή των σχεδιαστικών εννοιών φαίνεται να είναι μια μεγάλη ιδέα που θα επιτρέψει στην μικρότερη κοινότητα οχημάτων υποθαλάσσιων οχημάτων.