Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of unmanned USV surface and AUV underwater maritime platforms for the monitoring of offshore structures at sea

Gerigk Mirosław K., Gerigk Mateusz

Zeszyty Naukowe Politechniki Morskiej w Szczecinie

|

2023

|

nr 76 (148)

89--100

EN

The operation of offshore structures at sea requires the implementation of advanced systems for their permanent monitoring. There is a set of novel technologies that could be implemented to deliver a higher level of effective and safe operation of these systems. A possible novel solution may be the application of a new maritime unmanned (USV) surface and underwater vehicles/platforms (AUV). Application of such vehicles/platforms may increase the level of operability and safety of the offshore structures and installations. Practical use of these platforms requires the application of advanced forms of different technologies to platform structures, materials, strength of structures, applied propulsion systems, energy supply sources, dynamics of platforms, control, and communication systems. The new control and communication systems may require an application of AI (artificial intelligence) technology to obtain more advanced offshore monitoring systems. The application of the USV/AUV platforms for monitoring offshore structures may provide an increase in the functionality, performance, and safety levels of those structures in operation. This paper presents a concept for an offshore monitoring system based on the application of the USV/AUV platforms. The complexity of the research is shown by presenting the performance-oriented risk-based method. The basic information on the platforms is given. The main drivers that determine the functionality, performance, and safety of the USV/AUV platforms are introduced. A brief description of the primary operational characteristics of the platforms is presented. An example of a simple operational procedure (scenario) during the monitoring of an offshore structure is described. In the final part of this paper, conclusions are given.

2

Model systemu detekcji przeszkód i mapowania środowiska dla autonomicznych pojazdów podwodnych

Kot Rafał, Piskur Paweł, Sigiel Norbert

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2023

|

R. 27, nr 4

19--26

PL

W artykule przedstawiono model systemu detekcji przeszkód i mapowania środowiska, bazujący na przetwarzaniu obrazowym w czasie rzeczywistym, przeznaczony dla autonomicznego pojazdu podwodnego. Model został zrealizowany w oparciu o parametry pracy rzeczywistego sonaru z mechanicznym przestawianiem wiązki Tritech Micron Sonar. Działanie systemu detekcji zostało zweryfikowane z wykorzystaniem matematycznego modelu autonomicznego pojazdu podwodnego poruszającego się w środowisku podwodnym wyrażonym mapą testową przygotowaną na bazie rzeczywistych pomiarów zrealizowanych za pomocą ww. sonaru. Model systemu pozwala wykrywać i zapisywać w postaci mapy, przeszkody znajdujące się w polu widzenia sonaru w czasie rzeczywistym.

EN

This article presents a real-time model of an obstacle detection and environmental mapping system based on image processing for an autonomous underwater vehicle (AUV). The model was based on Tritech Micron Sonar operating parameters with mechanical beam adjustment. The operation of the detection system was verified using a mathematical model of an autonomous underwater vehicle moving in the underwater environment, expressed by a test map prepared based on actual measurements of the above-mentioned sonar. The system model allows for detecting and mapping obstacles in the sonar’s field of view in real-time.

3

A dynamic submerging motion model of the hybrid-propelled unmanned underwater vehicle: Simulation and experimental verification

Talarczyk Tomasz

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2023

|

Vol. 33, no. 2

207--218

EN

Hybrid propulsion in underwater vehicles is the new idea of combining conventional propulsion systems such as screw propellers with other kinds of propulsion like oscillating biomimetic fins, glider wings or jet thrusters. Each of these propulsion systems has its own benefits and drawbacks, and the goal is to have them complement each other in certain conditions. This paper covers the topic of a dynamic model of the pitch and heave motion of the HUUV (hybrid unmanned underwater vehicle) using screw propellers and biomimetic lateral fins. Firstly, the simulation model of the vehicle performing depth and pitch change is presented. Secondly, the vehicle’s hydrodynamic coefficients obtained from CFD simulations are discussed. Thirdly, the results of the HUUV experimental studies in a swimming pool are presented. Lastly, simulation results are compared with those of the experiment to verify the correctness of the model. The vehicle’s motion in the swimming pool during the experiments was recorded using a submerged camcorder and then analysed using the Tracker software.

4

Trajectory Tracking Control of Autonomous Underwater Vehicle Called PAST

Szymak Piotr, Kot Rafał

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2022

|

R. 26, nr 3

17--22

EN

The increasing development of Autonomous Underwater Vehicles (AUVs) with varying levels of autonomy can be seen globally. The paper is devoted to the new AUV called PAST being developed and built within the Polish development project entitled „Development of the underwater autonomous transport system” (no. POIR.01.01.01-00-0893/20). Mainly, the paper focuses on high-level control of PAST AUV devoted to controlling along the desired trajectory. It demands a set of tuned controllers of advanced velocity, course, depth, and trim. The trajectory tracking algorithm should be implemented and verified for different trajectories set in practice. At the beginning of the article, an introduction to the research is inserted. Then, the following scientific issues are presented: the mathematical model of AUV motion, high-level control structure, and the trajectory tracking algorithm. Next, the results of numerical research in the Matlab environment are presented. In the end, the conclusions for future research are formulated.

PL

Na całym świecie można zaobserwować rosnący rozwój autonomicznych pojazdów podwodnych (AUV) o różnych poziomach autonomii. Artykuł poświęcony jest opracowywaniu i budowie nowego AUV o nazwie PAST w ramach polskiego projektu rozwojowego pt. „Rozwój podwodnego autonomicznego systemu transportowego” (nr POIR.01.01.01-00-0893/20). Artykuł koncentruje się głównie na wysokopoziomowym sterowaniu pojazdem PAST przeznaczonym do podążania wzdłuż pożądanej trajektorii. Wymaga to zaawansowanego zestawu dostrojonych kontrolerów prędkości, kursu, głębokości i trymu. Algorytm śledzenia trajektorii powinien być zaimplementowany i zweryfikowany dla różnych trajektorii wyznaczanych w praktyce. Na początku artykułu zamieszczone zostało wprowadzenie do badań. Następnie przedstawiono następujące zagadnienia naukowe: model matematyczny ruchu AUV, wysokopoziomową strukturę sterowania oraz algorytm śledzenia trajektorii. Następnie przedstawiono wyniki badań numerycznych w środowisku MATLAB. Na koniec formułowane są wnioski dla przyszłych badań.

5

Path planning for an autonomous underwater vehicle in a cluttered underwater environment based on the heat method

Sun Kaiyue, Liu Xiangyang

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2021

|

Vol. 31, no. 2

289--301

EN

This paper proposes a novel autonomous underwater vehicle path planning algorithm in a cluttered underwater environment based on the heat method. The algorithm calculates the isotropic and anisotropic geodesic distances by adding the direction and magnitude of the currents to the heat method, which is named the anisotropy-based heat method. Taking account of the relevant influence of the environment on the cost functions, such as currents, obstacles and turn of the vehicle, an efficient collision-free and energy-optimized path solution can be obtained. Simulation results show that the anisotropy-based heat method is able to find a good trajectory in both static and dynamic clutter fields (including uncertain obstacles and changing currents). Compared with the fast marching (FM) algorithm, the anisotropy-based heat method is not only robust, flexible, and simple to implement, but it also greatly saves time consumption and memory footprint in a time-variant environment. Finally, the evaluation criteria of paths are proposed in terms of length, arrival time, energy consumption, and smoothness.

6

Performance comparison of different aerodynamic shapes for autonomous underwater vehicles

Khalin Anatoliy, Kizilova Nataliya

Archive of Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. LXVI, nr 2

171--189

EN

A brief review of the existing autonomous underwater vehicles, their types, design, movement abilities and missions is presented. It is shown, the shape optimization design and enhancement of their efficiency is the main problem for further development of multipurpose glider technologies. A comparative study of aerodynamic performance of three different shape designs (the airfoil NACA0022 based (I), flattened ellipsoidal (II) and cigar-type (III) bodies of the same volumes) has been carried out. Geometrical modelling, meshing and computational fluid dynamics (CFD) simulations have been carried out with AnSys15.0. The pathlines and wall shear stress distributions have been computed to understand the advantages and disadvantages of each shape. The lift and drag coefficients, aerodynamic quality, power index and pitching moment have been computed. The higher efficiency of the shape I/shape II at higher/lower angles of attack (greater than 20o and less than 20o) has been found. The shape III develops high speeds at the same angles of attack and has higher manoeuvrability at relatively low aerodynamic quality. The comparative analysis of the flow capabilities of studied autonomous undersea vehicles proposes some design improvement for increasing their energy efficiency and flow stability.

7

Możliwości monitorowania stanu gazociągu podmorskiego relacji złoże B8 – Władysławowo przez siły marynarki wojennej

Miętkiewicz R.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2018

|

nr 107

33--45

PL

Celem artykułu jest zaprezentowanie opinii autora na temat potencjalnych możliwości monitorowania stanu gazociągu podmorskiego w relacji złoże B8 (wydobycie surowca) – Władysławowo (odbiór i wykorzystanie gazu) przy wykorzystaniu zasobów Marynarki Wojennej RP. Z uwagi na specyficzne uwarunkowania batymetryczne posadowienia gazociągu pożądane jest posiadanie wydajnych i bezpiecznych dla załóg okrętowych systemów odpowiedzialnych za monitorowanie stanu podmorskich linii przesyłowych. Kluczowymi elementami determinującymi prowadzenie działań poszukiwania obiektów niebezpiecznych w toni wodnej jest skrócenie czasu misji oraz wysokie prawdopodobieństwo wykrycia. Artykuł przedstawia zbiór głównych zagrożeń dla funkcjonowania obiektu ważnego dla niezależności energetycznej państwa (dywersyfikacja dostaw). W tym ujęciu przeanalizowany został przykład wykrycia pojazdu bezzałogowego w pobliżu gazociągu Nord Stream wraz z określeniem negatywnego wpływu dla użytkowników morza i stan bezpieczeństwa. Obserwowany w ostatniej dekadzie dynamiczny rozwój technologii bezzałogowych (powietrznych, nawodnych, podwodnych) kreuje nowe możliwości wykorzystania systemów autonomicznych w działaniach na rzecz bezpieczeństwa i nadzoru środowiska morskiego. Siły przeciwminowe Marynarki Wojennej RP zostały wzmocnione poprzez wprowadzenie do służby nowego typu niszczyciela min (Kormoran II) w ramach programu modernizacyjnego sił morskich. Zaprezentowane w opracowaniu systemy bezzałogowe wyposażone w zaawansowane technologicznie sonary oraz wysokie poziomy autonomiczności tworzą nowe możliwości dla efektywnego wykrywania, klasyfikacji, identyfikacji oraz neutralizacji obiektów niebezpiecznych znajdujących się na dnie morza oraz w toni wodnej. Artykuł wskazuje główne zalety wykorzystania technologii bezzałogowych zapewniających skrócenie czasu działania i zapewnienie bezpieczeństwa załogom. Marynarka Wojenna RP posiada już doświadczenie z bojowego użycia tego typu systemów w działaniach na rzeczywistych obiektach historycznych. Realizacja zadań pozwala na szkolenie operatorów systemów i zebranie niezbędnego doświadczenia. Zwraca także uwagę na podwójny charakter zastosowań systemów autonomicznych zarówno dla działań z zakresu obronności, jak i bezpieczeństwa.

EN

The aim of this article is to present the author’s opinion about possible underwater natural gas pipeline monitoring using Polish Navy resources. Due to the bathymetrical characteristics of the pipeline equatorials the high efficiency and safe for the deck operators systems are expected to support the bottom survey and gas line monitoring. Time and engaged resources reduction are crucial factors in this kind of mission together with high probability of possible dangerous objects detection. The paper describes main threats for the underwater transportation line as a state energetic independence vital object (supplies diversification). An example of a threat caused by lost unmanned platform technologies near Nord Stream was presented and analyzed as well. The rapid development of unmanned maritime technologies (aerial, surface and subsurface) observed in the last decade creates new possibilities in maritime security/surveillance applications. The Polish mine counter measures assets which were equipped with sophisticated AUV’s as a part of the Polish Navy modernization process (new minehunters Kormoran IInd class deployable). The presented autonomous underwater vehicles (AUV) are equipped with advanced sonars and create new possibilities in the issue of effective threats detection/classification/identification and neutralization. The main advantages of such solutions were pointed in the article with the crucial one based on time reduction as well as human – deck operators threats constraints. The first successes in the operational use of unmanned systems were reached during the military exercises (historical ordnance disposal) conducted on historical mine laying areas. This creates good possibilities to train the unmanned system operators in live objects activity which improves skills and knowledge. Moreover, the double use applications of unmanned technologies both in defense and maritime security has been observed.

8

Innowacyjny autonomiczny pojazd podwodny do badania stanu środowiska w warunkach trudnych

Chodnicki M., Jażdzewski M., Kulwicki Ł, Ławreszuk D., Panasiuk-Chodnicka A. A.

Zeszyty Naukowe Dolnośląskiej Wyższej Szkoły Przedsiębiorczości i Techniki. Studia z Nauk Technicznych

|

2014

|

Nr 3

7--16

PL

Na podstawie rzeczywistej, aktualnej wiedzy w temacie rozwoju robotów podwodnych został zaprojektowany nowy pojazd wyposażony w innowacyjne rozwiązania. Autonomiczny robot podwodny dedykowany jest do pracy w trudnych warunkach środowiskowych, wymagających odporności na wysokie ciśnienie, niskie temperatury i silne prądy, które są typowe dla regionów polarnych. W pracy opisano charakterystykę docelowego rejonu, w którym ma być używany robot podwodny, tj. Zatokę Admiralicji w rejonie Archipelagu Szetlandów Południowych. Istotnym aspektem pracy był także dobór odpowiedniego systemu sterowania, który będzie zdolny przeprowadzić pojazd przez trudne i wymagające warunki stawiane przez środowisko zewnętrzne. Kolejnym elementem projektu jest ocena istniejących systemów nawigacji. Ostatnią częścią jest opracowanie kształtu robota, odpowiedniego do warunków otoczenia z uwzględnieniem możliwości zamontowania dodatkowych urządzeń mechanicznych, elektrycznych i pomiarowych, odpowiedzialnych za wykonywanie powierzonych zadań podczas misji robota.

EN

The use of Autonomic Underwater Vehicles (AUV) continuously recording the basic environmental parameters in marine polar regions are extremely difficult. This study provides a summary and a description of the existing solutions for the AUV, their use, construction, actuators and transmitters. Based on the actual knowledge a new vehicle equipped with innovative solutions and components was designed. The underwater robot is dedicated to be working in harsh environmental conditions requiring resistance to high pressure, low temperatures and strong currents, which are typical for the polar regions. The first stage of the design process consist of selection miniature sensors, vision systems to collect information about the environment. The next step was to develop a method for processing and storing data from the measurements. There has been elaborated a special communication and data transfer for this system. An important aspect of this design is a proprietary control system, which includes selecting an appropriate drive with the control program Marek Chodnicki, Marek Jażdzewski, Łukasz Kulwicki, Dawid Ławreszuk, Anna A. Panasiuk-Chodnicka 8 according to the external conditions. Another part of the research was the review of the existing navigation systems and subsequently implementation to the designed vehicle. Then, the power system with automatic charging was elaborated, which is possible to use natural energy sources. The last part was to design the shape of the mobile robot, taking into account the environmental conditions and the possibility of mechanical and electronic devices to be installed.

9

Zmodernizowana konstrukcja biomimicznego pojazdu podwodnego cyberryba

Malec M., Morawski M.

Polish Hyperbaric Research

|

2012

|

nr 2(39)

7-24

PL

W niniejszym artykule zaprezentowano projekt podwodnego robota mobilnego wykorzystującego niekonwencjonalny napęd realizowany dzięki zsynchronizowanym wychyleniom jego ruchomych członów. Opisano koncepcje prac badawczych mających na celu zwiększenie efektywności napędu falowego. W artykule przedstawiono także wyniki badań oraz plany dalszego rozwoju konstrukcji i oprogramowania, prowadzących do zwiększenia manewrowości, funkcjonalności oraz możliwości wykorzystania podwodnego robota mobilnego z napędem falowym w zadaniach inspekcyjnych.

EN

This paper presents the design of underwater mobile robot using unconventional propulsion realized with synchronized inclination its moving parts. The concepts of research aimed at increasing the efficiency of the undulating propulsion. The article presents the results of the studies and plans for further development and software design, leading to increased maneuverability, functionality and usability of underwater vehicles powered by undulating propulsion in inspection tasks.

10

Analiza europejskiego rynku autonomicznych pojazdów podwodnych. Cz. 1

Talaśka Z.

Polish Hyperbaric Research

|

2012

|

nr 4(41)

43-68

PL

W artykule przedstawiono analizę produktów i producentów autonomicznych pojazdów podwodnych na terenie Europy.

EN

The article presents an analysis of products and manufacturers of autonomous underwater vehicles in Europe.

11

Design, control and applications of the underwater robot Isfar

Biegański W., Ceranka J., Kasiński A.

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2011

|

Vol. 5, No. 2

60-65

EN

This paper describes the design of the underwater robot Isfar which belongs both to a miniROV and AUV classes vehicle. The mechanical structure, the architecture of the control system and the most significant applications of such vehicle are presented together with the classification of the Isfar within particular classes of underwater vehicles.

12

Koncepcja rozwoju CyberRyby

Szymak P., Malec M., Morawski M.

Polish Hyperbaric Research

|

2010

|

nr 2(31)

35-43

PL

Coraz częściej systemy napędowe pojazdów podwodnych są projektowane na podstawie analizy sposobu poruszania się naturalnych mieszkańców środowiska podwodnego. W tym przypadku najczęściej naśladuje się różne rodzaju ryby, których techniki poruszania się pod wodą zostały ukształtowane w toku długotrwałego procesu ewolucji. Istnieje kilka różnych przykładów tego typu pojazdów zarówno na świecie jak i w Polsce. Jednym z nich jest CyberRyba, robot podwodny zaprojektowany na Politechnice Krakowskiej. W niniejszym artykule zaprezentowano budowę i zasadę działania CyberRyby, pojazdu podwodnego z napędem falowym. Następnie przedstawiono możliwe kierunki rozwoju tej konstrukcji, mające na celu przede wszystkim zwiększenie jej funkcjonalności oraz poprawę parametrów ruchu. Ogólnie rzecz ujmując, planowane zmiany i udogodnienia zostały podzielone na dwie grupy. Pierwszy kierunek rozwoju związany jest z doposażeniem istniejącej konstrukcji w dodatkowe urządzenia i sensory zwiększające jej funkcjonalność w zakresie różnego rodzaju zadań podwodnej inspekcji. Natomiast druga grupa działań związana jest z zapewnieniem jak największej autonomii działania CyberRyby, czyli z jej wyposażeniem w algorytmy sterowania oparte na metodach sztucznej inteligencji, pozwalające na samodzielne podejmowanie decyzji w toku realizowanej misji.

EN

More often, new driving systems of underwater vehicles are designed based on a motion analysis of natural inhabitants in an underwater space. In this case, different types of fishes are usually imitated, whose techniques of moving underwater were formed during long-lasting process of an evolution. There are several examples of these vehicles both on the world and in Poland. One of them is CyberFIsh, the underwater robot designed in Krakow University of Technology. In the paper, a structure and principles of operation of CyberFish, the underwater vehicle with the undulating propulsion, was described. Next, possible directions in development of the vehicle were presented, which are aimed at increasing its functionality and improving its parameters of motion. In general, the planned changes and improvements were divided into two groups. The first direction in development is connected with installing additional equipment and sensors on board of the CyberFish, what can increase its abilities in different tasks of underwater inspection. The second group of changes and improvements is connected with increasing autonomy of the CyberFish and it depends on using artificial intelligence methods to control of the robot, to independently make decisions during carried out mission.

13

Adaptive control of autonomous underwater vehicle based on fuzzy neural network

Qin Z., Gu J.

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2010

|

Vol. 4, No. 1

104-111

EN

This paper presents an adaptive control method based on fuzzy neural network for Autonomous Underwater Vehicle (AUV). The Fuzzy Neural Network (FNN) could build the inverse model of AUV through on-line learning algorithm, which is free of fuzzy neural network structure knowledge and prior fuzzy inference rules. The adaptive controller for AUV based on FNN is proposed, and then the stability of the resulting AUV closed-loop control system is analyzed by Lyaponov stability theory. The validity of the proposed control method has been verified through computer simulation experiments.

14

Strategies of sea-bottom investigation with autonomous underwater vehicle

Felski A.

Reports on Geodesy

|

2005

|

z. 2/73

319-326

EN

In the recent years it has been observed the constant rise of usage of underwater, submerged vehicles for both-military and non-military purposes. The specific role in such activities plays autonomous undervater vehicles (AUV). In the paper the general concepts of AUV trajectory planning is discussed and main division of trajectories is proposed. It is proved that different strategies should be tailored for different tasks, according to specification of navigation systems` utilized on board of vehicle.

15

Integrated Positioning System For Auv

Kaniewski P.

Molecular and Quantum Acoustics

|

2005

|

Vol. 26

115-128

EN

The paper presents a design of integrated positioning system for AUV. The system is composed of IMU, electronic compass, Doppler velocity log and depth sensor and is integrated according to the scheme of feed-forward compensation. A Kalman filter and a traditional complementary filter are used for joint data processing. Chosen simulation results of the system are included in the paper.