РАЗРАБОТКА РОБОТИЗИРОВАННОГО ИМИТАТОРА ПОДВОДНОГО АППАРАТА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СПОСОБОВ АВТОНОМНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕЗИДЕНТНЫХ АНПА С ОБЪЕКТАМИ ПОДВОДНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
Аннотация
Представлен процесс разработки имитатора подводного аппарата (ИПА) с установленным 5-степенным подводным манипуляторным комплексом (МК). Имитатор предназначен для ком- плексной отработки автономного взаимодействия морского робототехнического комплекса (МРТК) с объектами подводной инфраструктуры. В частности, рассматривается пример реше- ния задач работы имитатора с макетом подводной панели подводного добычного комплекса (ПДК) и решение задачи определения конкреции и их автономного забора при помощи имитатора и МК. Современные тенденции развития подводной робототехники ориентированы на создание резидентных автономных систем, способных работать в удаленных и труднодоступных районах Мирового океана в круглогодичном режиме. Развитие резидентных технологий связано с необхо- димостью снижения операционных затрат, минимизации рисков для персонала и увеличения вре- мени автономного функционирования подводных комплексов. Применение таких технологий осо- бенно актуально в условиях освоения дальнего шельфа, где традиционные методы эксплуатации подводных аппаратов сталкиваются с техническими и экономическими ограничениями. Необхо- димость проведения работ на дальнем шельфе обусловлена возрастающим спросом на углеводо- родные ресурсы и исчерпанием легко доступных месторождений на континентальном шельфе. Согласно прогнозам, перспективные глубоководные районы, расположенные на глубинах более 1000 м, обладают значительным потенциалом добычи нефти и газа. По оценкам специалистов, объем извлекаемых запасов в таких районах может составлять сотни миллиардов баррелей угле- водородного сырья, что делает разработку эффективных автономных решений стратегически важной задачей для нефтегазовой отрасли. В работе представлены программно-аппаратные решения, используемые при реализации ИПА. Приведена структурная схема конструкции, описана архитектура программного обеспечения и особенности применения систем искусственных ней- ронных сетей (ИНС) в составе системы технического зрения (СТЗ) ИПА. Использование ИНС позволяет значительно повысить автономность работы подводных манипуляторов при выполне- нии сложных технологических операций, таких как захват объектов с грунта, работа с объекта- ми донной инфраструктуры и др. В заключении продемонстрированы полученные результаты, подтверждающие работоспособность принятых конструктивных, программных и аппаратных решений при выполнении реальных работ в автономном режиме с макетами рабочих инструмен- тов hot-stab и torque-tool и ответными частями, расположенными на макете панели ПДК.
Список литературы
1. Carrera A., Carreras M., Kormushev P., Palomeras N. and Nagappa S. Towards valve turning with an
AUV using Learning by Demonstration // 2013 MTS/IEEE OCEANS - Bergen, Bergen, Norway,
2013. – P. 1-7. – DOI: 10.1109/OCEANS-Bergen.2013.6608097.
2. Palomeras N., Carrera A., Hurtós N. et al. Toward persistent autonomous intervention in a subsea
panel // Auton Robot. – 2016. – 40. – P. 1279-1306. – https://doi.org/10.1007/s10514-015-9511-7.
3. Palomeras N., Peñalver A., Massot-Campos M., Negre P.L., Fernández J.J., Ridao P., Sanz P.J., Oliver-
Codina G. I-AUV Docking and Panel Intervention at Sea // Sensors. – 2016. – 16, 1673.
– https://doi.org/10.3390/s16101673.
4. Palomeras N., Ridao P., Ribas D., and Vallicrosa G. AutonomousI-AUV docking for fixed-base manipulation
// Proc. IFAC. – 2014. – Vol. 47, No. 3. – P. 12 160-12 165.
5. Pi R., Cieślak P., Ridao P. and Sanz P.J. TWINBOT: Autonomous Underwater Cooperative Transportation
// in IEEE Access. – 2021. – Vol. 9. – P. 37668-37684. – DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3063669.
6. Electric Manipulators tested for Offshore Wind O&M by University of Girona.
– https://reachrobotics.com/blog/electric-manipulators-conduct-ndt-for-offshore-wind-platforms/.
7. Cheramie Jami, and Alan Anderson. Developing the Next Generation of Pipeline Inspection AUV //
Paper presented at the Offshore Technology Conference, Houston, Texas, USA, May 2023. – DOI:
https://doi.org/10.4043/32559-MS.
8. Glenn Casey. Next Generation Building Blocks of an Autonomous Subsea Vehicle // Paper presented
at the Offshore Technology Conference, Houston, Texas, USA, May 2023. – DOI:
https://doi.org/10.4043/32520-MS.
9. Nevoso C., Cavallini F., Massari G., Bernini T., Watanabe T., and Britto A. Going Deeper: Inspecting
Subsea Live Assets by Means of an Advanced AUV Solution // Paper presented at the Offshore Technology
Conference, Houston, Texas, USA, May 2024. – DOI: https://doi.org/10.4043/35245-MS.
10. Пятавин П.А. Метод автоматической стыковки необитаемых подводных аппаратов с использо-
ванием многозвенных манипуляторов // Международный семинар «Навигация и управление
движением» (NMC-2023). – С. 57-59.
11. Юрманов А.П., Панчук М.О., Коноплин А.Ю. Метод коррекции траекторий рабочего органа много-
звенного манипулятора необитаемого подводного аппарата // Подводные исследования и робото-
техника. – 2023. – № 4 (46). – С. 43-51. – https://doi.org/10.37102/1992-4429_2023_46_04_04.
12. Коноплин А.Ю., Красавин Н.А., Юрманов А.П., Пятавин П.А., Костенко В.В., Быканова А.Ю.
Разработка комплекса методов для автономного выполнения технологических операций мани-
пуляционными подводными аппаратами // Вестник ДВО РАН. – 2024. – No. 1. – С. 54-71.
– http://dx.doi.org/10.31857/S0869769824010044. EDN: leqdse.
13. Маевский А.М., Занин В.Ю, Кожемякин И.В. Разработка Комбинированной Системы Управления
Резидентным/Интервенционным Анпа На Основании Поведенческих Методов // Известия ЮФУ.
Технические науки. – 2020. – № 1 (211). – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotkakombinirovannoy-
sistemy-upravleniya-rezidentnym-interventsionnym-anpa-na-osnovanii-povedencheskihmetodov
(дата обращения: 09.03.2021).
14. Chemisky B., Menna F., Nocerino E., Drap P. Underwater Survey for Oil and Gas Industry: A Review of
Close Range Optical Methods // Remote Sens. – 2021. – 13, 2789. – https://doi.org/10.3390/rs13142789.
15. Nauert Franka and Kampmann Peter. Inspection and maintenance of industrial infrastructure with autonomous
underwater robots // Frontiers in Robotics and AI. – 2023. – 10. – 10.3389/frobt.2023.1240276.
16. ПНСТ 605-2022. Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Инстру-
менты телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов и их интерфейсы. – М.: Россий-
ский институт стандартизации, 2022. – 50 c.
17. Занин В.Ю., Маевский А.М., Кожемякин И.В. и др. Использование морской робототехники в
задачах оперативной океанографии. Отечественный и зарубежный опыт // Морские информа-
ционно-управляющие системы. – 2020. – № 1 (17). – С. 94-102. – http://oceanplatform.ru/wpcontent/
uploads/2020/08/journal_07_2020.
18. Занин В.Ю., Маевский А.М. и др. Разработка элементов подводных робототехнических резидентных
систем на примере отечественного автономного необитаемого подводного аппарата интервенционного
класса и сопутствующих технологий // Сб. работ лауреатов Международного конкурса научных, науч-
но-технических и инновационных разработок, направленных на развитие и освоение Арктики и конти-
нентального шельфа. – 2019. – С. 18-26. – https://oceanos.ru/s1/files/File/2019_Arctic_residential.pdf.
19. Маевский А.М., Гайкович Б.А. Разработка гибридных автономных необитаемых аппаратов для
исследования месторождений углеводородов // Вести газовой науки. Современные подходы и
перспективные технологии в проектах освоения нефтегазовых месторождений российского
шельфа. – 2019. – № 2 (39). – С. 30-41.
20. Маевский А.М., Гайкович Б.А. Разработка легкого интервенционного автономного необитаемого
подводного аппарата в целях использования в подводных резидентных системах // Матер. XIV
Всероссийской научно-практической конференции и X Молодежной школы-семинара «Управ-
ление и обработка информации в технических системах». – Ростов-на-Дону; Таганрог: Изд-во
ЮФУ, 2019. – С. 83-98.
