Bezzałogowe pojazdy podwodne – stan obecny, potencjał biznesowy, perspektywy rozwoju

Na podstawie analizy źródeł literaturowych i doświadczeń projektowych można stwierdzić, że priorytetowymi kierunkami badań związanych z projektowaniem oraz użytkowaniem bezzałogowych pojazdów podwodnych są:

• opracowanie i doskonalenie technik przetwarzania, gromadzenia oraz przekazywania danych uzyskanych podczas obserwacji obszarów dennych i przestrzeni wodnej,
• intelektualizacja systemów sterowania pojazdów, zapewniająca w czasie rzeczywistym niezawodne funkcjonowanie pojazdu podwodnego m.in. dzięki ciągłemu diagnozowaniu stanu jego podsystemów i natychmiastowemu reagowaniu na zmianę sytuacji,
• doskonalenie systemu nawigacji składającego się na inercyjny podsystem nawigacyjny, dopplerowskie sensory hydroakustyczne, odbiornik systemu GPS stosowany do wyznaczania pozycji oraz prędkości pojazdu,
• opracowanie niezawodnego małogabarytowego systemu komunikacji akustycznej,
• uzasadniony dobór i zastosowanie miniaturowych czujników m.in. kompasów, sonarów, magnetometrów, termistorów, mierników głębokości, próbników przewodności i innych przetworników sygnałów,
• scalenie systemów widzenia maszynowego (kamer wideo, czujników akustycznych) w celu integracji w system sterowania ruchem i zbierania danych o sytuacji podwodnej,
• doskonalenie i miniaturyzacja systemów zasilania pojazdów na podstawie zastosowania coraz bardziej zaawansowanych technologii elementów zasilających,
• stosowanie innowacyjnych technologii napędu, 
• zastosowanie bionicznych zasad przetwarzania danych oraz organizacji ruchu pojazdu.

Perspektywiczny etap rozwoju robotyki podwodnej związany jest z poszerzeniem obszarów zastosowania bezzałogowych pojazdów podwodnych na podstawie adaptacyjnych inteligentnych systemów komputerowych, opracowaniem nowych algorytmów i zasad inteligentnego sterowania pojazdami w przestrzeni wodnej, pojawieniem i wdrożeniem innowacyjnych materiałów i technologii.

Podsumowanie

Stworzenie najnowszych środków technicznych monitorowania akwenów wodnych, wśród których priorytetowe znaczenie mają bezzałogowe zrobotyzowane pojazdy podwodne, jest niemożliwe bez łączenia wysiłków i współpracy specjalistów z różnych dziedzin nauki i techniki. Czynnikiem wyróżniającym nowoczesne bezzałogowe zrobotyzowane pojazdy podwodne jest ich wysoki stopień informacyjnej autonomiczności, tzn. zdolność do samodzielnego funkcjonowania w środowisku wodnym bez ingerencji człowieka. Dziedzina ta rozwinęła się na gruncie zjednoczenia i uogólnienia osiągów informatyki, elektroniki, elektrotechniki, mechaniki, matematyki, techniki transmisji danych, telemechaniki, telesterowania, hydroakustyki, biologii, materiałoznawstwa oraz technologii mikrominiaturyzacji i robotyki. Niestety, należy podkreślić, że w Polsce omawianą problematyką zajmuje się znikoma liczba ośrodków naukowo – technicznych [1, 22, 23]. Oznacza to, że wszelkie instytucje i podmioty gospodarcze wykorzystują w tej branży wyroby pochodzenia zagranicznego, zamiast wzmacniać i wzbogacać arsenał rodzimych doświadczeń badawczych. Niezbędna jest więc, zdaniem autorów, wszechstronna akceptacja tej problematyki i szerokie wsparcie krajowych projektów związanych z opracowaniem i wdrażaniem bezzałogowych pojazdów podwodnych.

Autorzy: dr hab. inż. Alexandr Tariov, prof. ZUT, inż. Sebastian Kruszko

Literatura:

[1] Straszewski, P.: Żegluga podwodna i penetracja morskich głębin – historia, zastosowanie w gospodarce, przyszłość. Praca magisterska. Akademia Morska w Gdyni, Wydział Nawigacyjny, Katedra Nawigacji, 2006, Wydruk komputerowy.

[2] Захаров, Н. В., Капустин, В. А.: Перспективные подводные робототехнические системы и сферы их применения. В: Морская Биржа, 2008, № 1, с. 66–69.

[3] Бочаров, Л.: Необитаемые Подводные Аппараты: Состояние и Общие Тендеции Развития. В: Электроника: Наука, Технология, Бизнес, 2009, № 7, с. 62–69, № 8, с. 88–93.

[4] Biuletyn elektroniczny: H1000 – 1000 m inspection and light work ROV [online]. Montpellier. ECA Hytec, 2011 [dostęp: 19-09-2011]. Dostępny w Internecie: http://www.eca-robotics.com/ftp/ecatalogue/118/H1000.pdf.

[5] Rozman, B. J., Utyakov, L. L.: Micro ROV underwater observations. In: Oceans 1999 MTS/IEEE. Riding the Crest into the 21st Century, Vol. 3, pp. 1542–1543.

[6] Newsome, S. M., Rodocker, J.: Effective technology for underwater hull and infrastructure inspection. In: Oceans 2009, MTS/IEEE Biloxi – Marine Technology for Our Future: Global and Local Challenges, pp. 1–6.

[7] Бочаров, А. Ю.: Современные тенденции в развитии миниатюрных подводных аппаратов и роботов за рубежом. В: Подводные исследования и робототехника, 2006, № 2, с. 36–52.

[8] Molchan, M.: The Role of Micro-ROVs in Maritime Safety and Security. In: Molchan Marine Sciences, 2005, pp. 41–44.

[9] Бочаров, Л. Ю.: Анализ тенденций развития исследований и разработок в области создания подводных микроаппаратов. В: Микросистемная техника, 2005, № 3, с. 32–39.

[10] Fletcher, B.: UUV master plan: a vision for navy UUV development. In: OCEANS 2000 MTS/IEEE Conference and Exhibition, Vol. 1, pp. 65–71.

[11] Chardard, Y., Copros, T.: Swimmer: final sea demonstration of this innovative hybrid AUV/ROV system. In: Proceedings of the 2002 International Symposium on Underwater Technology, pp. 17–23.

[12] Hagen, P. E., Storkersen, N., Vestgard, K., Kartvedt, P.: The HUGIN 1000 autonomous underwater vehicle for military applications. In: Oceans 2003. Proceedings, Vol. 2, pp. 1141–1145.

[13] Purcell, M. et al.: New capabilities of the REMUS autonomous underwater vehicle. In: Oceans 2000 MTS/IEEE Conference and Exhibition, Vol. 1, pp. 147–151.

[14] Jalbert, J. et al.: A solar-powered autonomous underwater vehicle. In: Oceans 2003. Proceedings, Vol. 2, pp. 1132–1140. 

[15] Crimmins, D. M. et al.: Long-Endurance Test Results of the Solar-Powered AUV System. In: Oceans 2006, pp. 1–5.

[16] Sherman, J., Davis, R. E., Owens, W. B., Valdes, J.: The autonomous underwater glider „Spray”. In: IEEE Journal of Oceanic Engineering, 2001, Vol. 26(4), pp. 437–446.

[17] Yamamoto, I. et al.: Fuel cell system of AUV „Urashima”. In: Oceans 2004. MTTS/IEEE Techno-Ocean 2004, Vol. 3, pp. 1732–1737.

[18] Ayers, J., Davis, J. L., Rudolph, A.: SMA Actuators Applied to Biomimetic Underwater Robots. In: Neurotechnology for Biomimetic Robots, The MIT Press, Londyn, 2002, pp. 117–136.

[19] Chen, I.-M., Li, H.-S., Cathala, A.: Design and Simulation of Amoebot – Metamorphic Underwater Vehicle. In: International Conference on Robotics & Automation, 1999, Vol. 1, pp. 90–95.

[20] Chen, I.-M., Li, H.-S., Cathala, A.: Mechatronic Design and Locomotion of Amoebot – A Metamorphic Underwater Vehicle. In: Journal of Robotic Systems, 2003, Vol. 6, pp. 307–314.

[21] Danson, E.: The Economies of Scale: Using Autonomous Underwater Vehicles (AUVs) for Wide-Area Hydrographic Survey and Ocean Data Acquisition. In: FIG XXII International Congress Proceedings [CD-ROM], 2002, Washington.

[22] Graczyk, T.: Systemy Pojazdów Głębinowych. W: Postępy Nauki i Techniki, 2010, Nr 5, s. 5–14.

[23] Dura, M.: Co nowego w technice podwodnej? W: Przegląd morski, 2008, Nr 11, s. 9–19.