1. ROBOTS MÓVILES SUBMARINOS
CATEDRÁTICO: DR. GERARDO ROMERO GALVÁN
EQUIPO :
VÍCTOR ALEJANDRO FLORES TORRES
JUAN MARCO CRUZ
ALEJANDRO RESENDEZ
RENÉ PÉREZ VALLADARES
JUAQUÍN PÉREZ MORALES

2. El interés de las aplicaciones tales como la inspección, recogida de
datos o mantenimiento de instalaciones en entornos naturales a los
que el acceso del hombre resulta muy difícil, o casi imposible
requiere de uso de instrumentos especiales sumergibles y operables
desde la superficie.

3. ¿Por qué Utilizar Robots Submarinos para explorar el océano?
Más del 70% de la tierra esta cubierta por el océano. El océano posee grandes recursos
vivientes y minerales, tiene unas reservas inmensas de energía y espacio que pueden
contribuir a futuras actividades socioeconómicas

4. Los robots submarinos son vehículos submarinos controlados desde la superficie por
medio de un cable llamado umbilical, por el cual se transmiten las ordenes emanadas
por su piloto, desde la superficie. Son altamente maniobrables y al menos, llevan una
cámara de video y luces. Dependiendo del tipo de robot, pueden llevar accesorios tales
como sonares, brazos manipuladores y sensores de variados tipos. Se les denomina ROV
de Remote Operated Vehicle
Se clasifican de acuerdo a su tamaño
• micro-ROV’ s
• mini-ROV’ s
• ROV’ s

5. Un equipo ROV está compuesto por el
vehículo, que esta conectado con el centro de
control y los operadores de la superficie por
un cordón umbilical, un sistema de manejo para
controlar la dinámica del cable, un sistema de
lanzamiento y un sistema para proveer energía.
El cordón umbilical lleva la energía y los
comandos de control al vehículo y el estado y
los datos de los sensores de regreso para el
centro de control. En muchos casos, el cordón
umbilical incluye miembros fuertes para
permitir la recuperación de objetos o restos
pesados.
Pueden ir hasta 6096 metros con mucha
menos potencia necesaria para operar con
ellos en las profundidades

6. Micro-ROV’ s: pesan menos de 3 kilos, altamente maniobrables y permiten
operaciones a baja profundidad, Capacidad de inmersión: 50 metros. Iluminación para
inspecciones nocturnas o en condiciones de poca luminosidad.
Principales aplicaciones: Inspección de embarcaciones
Revisión de infraestructuras sumergidas, Inspección de puertos marítimos, pantalanes,
etc…

7. Minería oceánica e industria del petróleo: Estudio del océano y
evaluación de recursos; construcción y mantenimiento de
estructuras submarinas.
Otras: Inspección en barcos del casco y los tanques internos;
inspección de plantes nucleares; instalación e inspección de
cables de comunicación y energía; paseos turísticos bajo el mar;
cuidado de pescaderías submarinas.

8. Mini ROV’s: los que promedian los 15kg y pueden ser operados por una persona.
Operan en profundidades acuáticas de 984 pies (300 metros). Estos vehículos son
usados principalmente para tareas de inspección y observación. El desarrollo de
estos vehículos se ha mejorado mucho gracias a la mejora de la tecnología para
sistemas de alimentación eléctrica. Estas mejoras han implicado un incremento en
la independencia, rendimiento y profundidad que no se habían podido alcanzar
con anterioridad.

9. Los ROV’s permiten operaciones de intervención o permiten la instalación de sonares y
sensores adicionales; generalmente manejan potencias de 5 HP, lo cual permite alcanzar
profundidades de 1,000m. Le sigue el de trabajo Liviano, con potencias inferiores a 50HP
y profundidades inferiores a 2,000m, para pasar al de trabajo pesado, con potencias
inferiores a 200HP, los que funcionan casi exclusivamente en forma electro hidráulica y
alcanzan profundidades cercanas a los 3500m.

10. El ROV de desentierro maneja una potencia
que va desde 200 a 600HP, con múltiples
brazos manipuladores y una alta capacidad de
carga a bordo. Los últimos tipos de ROV’s
están diseñados principalmente para
operaciones de prospecciones petrolíferas.

11. • Ciencia: Generación de mapas del suelo marino;
rápida respuesta a eventos oceanográficos y
geotérmicos; muestreo geológico
• Militar: Búsqueda y eliminación de minas
submarinas; sensores submarinos fuera de
borda. Reconocimiento de rutas, áreas y zonas.
Vigilancia de áreas de interés. Búsqueda y
rescate en combate. Adquisición de objetos.
Ajuste indirecto de armas de fuego. Seguridad
en zonas cercanas. Soporte al desarrollo de la
situación. Soporte a la preparación del campo
de batalla. Soporte a la evaluación de daños en
batalla.

12. Entre las aplicaciones potenciales de tales vehículos tenemos el área de la
pesca, control submarino de contaminación y limpieza del océano, así como de
sitios nucleares.
Se trata de un área de diversas aplicaciones en el mundo real, ya que permite y
facilita la exploración, la búsqueda y rescate y estudios científicos en zonas
muy profundas del mar, a pesar de problemas que se pueden presentar, como
son la alta dinámica y la naturaleza del ruido del medio submarino, así como
también la carencia de puntos de referencia y las limitaciones en las
comunicaciones por efecto del agua.

13. Qué pueden hacer los ROV?
Sus principales aplicaciones son:
Observación de submarinistas: actúa como soporte para ellos para poder darles servicio.
Inspección de plataformas: Controlan el estado de las plataformas con sensores visuales capaces de
recopilar información sobre corrosión, y más.
Inspección de conductos: De forma similar a las plataformas, controlan el estado de los mismos.
Exploración: Antes de instalar cualquier sistema sumergido, se usan para ver el estado y las condiciones
del entorno.
Soporte a la extracción: Supervisan el correcto funcionamiento del sistema así como es capaz de
realizar operaciones de reparación y demás.
Soporte a la construcción: Ayudan a la construcción en general mediante una serie de manipuladores
simples y complejos.
Eliminar escombros
Limpieza de plataformas
Soporte a la telecomunicación
Localización y rescate de objetos: Los ROVs recibido su mayor nivel de reconocimiento en tragedias
como accidentes aéreos y accidentes de lanzaderas espaciales. Búsqueda, localización y recuperación de
objetos perdidos se ha convertido en una rutina.

14. Un robot consistente en un mecanismo submarino de cadena cinemática paralela, que
está caracterizado por estar compuesto por dos anillos que están unidos entre sí en
paralelo por seis accionamientos lineales a través de juntas universales y esféricas. Cada
accionamiento lineal es controlado independientemente, por lo que un anillo se puede
desplazar y orientar respecto del otro con seis grados de libertad.
A los anillos se les puede
conectar un brazo
manipulador, y además el robot
posee sensores, y un circuito de
control que facilita la
interpretación de comandos

15. Debido a que en cada anillo se
han dispuesto en su parte central
propulsores marinos, es posible
dirigir “vectorialmente” el robot.
Esto se explica en base a que
entre los anillos se puede variar
su separación y orientación, y esto
permite componer en el espacio
las fuerzas de los propulsores
marinos para conseguir una fuerza
resultante que dirige la navegación
del robot. En virtud del control
“vectorial”, el robot paralelo se
puede desplazar en cualquier
dirección y con cualquier
orientación en base a los
propulsores de los anillos y al
control de los accionamientos
lineales.

16. La dinámica y la incertidumbre en parámetros hidrodinámicos son altamente no-
lineales, acoplados y variantes en el tiempo. Existen varios tipos de modelos. Si tiene uno o
más manipuladores se considera un sistema de multicuerpo y su modelado es más
complejo. Se debe considerar la hidrodinámica en cada eslabón. Se emplean ecuaciones de
movimiento no lineales de seis grados de libertad definidas con respecto a dos ejes de
coordenadas.

17. El sistema de control presentará una serie de dificultades, las cuales se
deben a:
• El comportamiento dinámico es altamente lineal y variante en el tiempo.
• La incertidumbre en los coeficientes hidrodinámicos.
• La estructura redundante y de alto orden si tiene un manipulador.
• Los disturbios ocasionados por las corrientes marinas.
• Los cambios en el centro de gravedad
• El flotamiento por el movimiento del manipulador que altera el cuerpo
principal del robot.

18. Esto nos lleva a tener algunos modelos de
control como son:
• Control por deslizamiento.
• Control no lineal.
• Control adaptativo.
• Control con redes neuronales.
• Control difuso.
En resumen, un robot debe ser tolerante a
fallas. un sistema tolerante deberá poder:
• Detectar la falla.
• Aislar la falla.
• Ajustar la falla.

19. Para controlar la velocidad del propulsor se usará un control PID (control Proporcional
Integral Derivativo), que es un mecanismo de control por realimentación. Ajustando las
tres constantes del algoritmo de control PID, el controlador puede proveer un control
diseñado para lo que requiera el proceso a realiza
La electrónica utilizada para la identificación
consta de una tarjeta aisladora de potencia modelo
ISO-4

21. Modulo de interfaz
Este modulo contiene los objetos software
que interactúan con el hardware. Los objetos
sensores son responsables de leer los datos
de los sensores, y los objetos actuadores son
responsables de enviar instrucciones a los
actuadores. Además, mediante estos objetos
es posible configurar todos las variables de
estos sistemas y leer la configuración activa.

22. Modulo de percepción
Este modulo contiene dos componentes: el
navegador y el detector del entorno. El objeto
navegador tiene el objetivo de estimar la
posición y velocidad del robot combinando los
datos obtenidos por los sensores de navegación.
El modulo de control utiliza los datos de la
navegación sin necesidad de acceder
directamente a los sensores físicos, y
manteniendo así la capa de control
independiente.

23. Modulo de control
Este modulo actúa como capa reactiva de nuestra arquitectura de control hibrida.
Recibe como entrada la información sensorial tratada por el modulo de percepción,
manteniendo el modulo independiente de los sensores físicos. Como salida, genera las
consignas a seguir por los propulsores, las cuales son mandadas a través del modulo de
interfaz. El modulo contiene una librería de comportamientos que pueden ser
utilizados para realizar diferentes tareas.

24. • Surface: Realiza un movimiento vertical
desde la posición actual hasta la superficie.
• Teleoperation: Permite generar consignas de
movimiento siguiendo las ordenes de un
operador. Solo puede utilizarse en modo
tele operado (ROV).
• StartCamera: Comportamiento utilizado
para habilitar o deshabilitar la cámara para
tomar imágenes del fondo subacuático.
• Alarmas: Comportamiento responsable de
generar un evento si se detecta una
situación anómala en el interior del robot
(entrada de agua, temperatura o presión
elevada).

25. Modulo de navegación
El modulo de navegación es uno de los elementos clave del sistema. Se utiliza para
hacer una estimación de la posición del vehículo durante la ejecución de la misión y
también para proporcionar la trayectoria seguida por el robot al sistema de
creación de mosaicos visuales

28. Los sensores podríamos dividirlos en tres grupos:
• Sensores de navegación, para detectar el
movimiento del vehículo.
• Sensores de misión, para detectar el ambiente
de operación.
• Sensores del sistema, para diagnósticos del
vehículo.

29. Con respecto a las
comunicaciones, comentar que se
hace uso de líneas umbilicales con
cables coaxiales o fibra óptica
(ROVs). Se necesita comunicación
Full Duplex, y debido a que el
océano debilita rápidamente la
energía acústica mientras
incrementa la frecuencia, se
aconseja el uso de bajas
frecuencias para comunicarse.
Sobre el tema de alimentación, tan
solo como ejemplos, podríamos
decir que los Robots ROV toman
la energía de los cables, mientras
los robots AUV emplean baterías.

30. Los manipuladores son elementos necesarios
para la intervención en misiones. Los robots
ROVs tienen uno o dos brazos, mientras la
mayoría de las UAV no tienen y están limitados
a tareas de vigilancia.
Los manipuladores submarinos se hallan en
vehículos que están en constante
movimiento, por lo que es difícil y tedioso
operarlos con exactitud. ROV emplea un
sistema de teleoperación maestro-esclavo. Sus
actuadores son hidráulicos, los cuales
requieren mucha energía y producen ruido. Son
preferibles las eléctricos.

32. Los sistemas ROV modernos se pueden categorizar por lo siguiente: tamaño, profundidad a
la que es capaz de llegar y caballos de potencia.
Rango de visión

33. Vehículos de tamaño medio
Esta clase de ROVs de tamaño medio se refiere a vehículos electro-hidráulicos que van
desde los 20 a los 100 caballos de potencia típicamente. Su peso está entre los 1000 y los
2100 Kg. con capacidades de carga de entre los 100 y los 200 Kg. Usualmente sólo llevan
un manipulador pero la versión más grande de su clase puede llegar a llevar 2. Algunos de
ellos tienen la capacidad de levantar hasta 450 Kg. en condiciones óptimas.

34. Vehículos de clase trabajo, grandes
Esta clase de vehículo puede ser llevado a altas profundidades y se usan para
operaciones a unos 2500 metros de profundidad con potencias que van desde los
100 a los 250 CV con capacidad de levantar hasta 5000 Kg., la cual cosa les
diferencia de sus hermanos medianos.

35. Vehículos ultra-deep
Esta clase la representan esos ROVs fabricados especialmente con la capacidad de
poder bajar a profundidades de hasta 4000 metros. Estos vehículos suelen ser
menores en cuanto a potencia para poder mantener los tamaños umbilicales
pequeños y se usan principalmente para recerca del océano profundo. Muchos de
estos sistemas están diseñados para la ciencia, ya que gracias a ellos un científico
puede observar la vida en el océano profundo durante un largo período de tiempo.
Sistemas remolcados
Este tipo de ROV representa un gran número de sistemas que han sido
remolcados detrás de barcos y botes para realizar diferentes tipos de
trabajo. El principal método de operación para los sistemas remolcados
es el lanzamiento del típicamente pesado vehículo y después
remolcarlo a la profundidad deseada variando la longitud de un cable
electromecánico fuerte. Los cables de remolque modernos incluyen
comunicaciones con fibra óptica para proveer un ancho de banda
excelente para la transmisión de datos de múltiples sensores y
televisiones.

36. Los AUVs (Autonomous Underwater Vehicles) son vehículos pequeños, sumergibles, no
tripulados y auto-impulsados por si mismos. Además, no necesitan ningún cable de conexión con
la superficie y son capaces de ejecutar misiones por si mismos, es decir, sin la intervención de un
operador humano. Estos vehículos, también son capaces de funcionar sin la necesidad de señales
externas aplicadas y sin el seguimiento de ninguna embarcación de apoyo. La mayor limitación
para las operaciones de los AUV concierne a la energía, comunicaciones y navegación. La energía
de a bordo esta limitada por la tecnología de la batería; Las comunicaciones, por la tecnología
acústica; y la navegación, por la inercia, el efecto Doppler y también por las tecnologías acústicas.
Estas limitaciones representan duras restricciones en la carga.
Dependiendo del tamaño y de la carga, un AUV es capaz de cargar varios sensores y enregistrar
los datos recogidos durante la ejecución de la misión. Estos sensores incluyen
Conductividad, Temperatura y Profundidad (CTD), Side-scan sonar, altímetro, perfil actual
Doppler acústico, backscatter óptico (sensor óptico de reflexión), etc.

37. Cruising species
Los AUVs de la clase crucero se caracterizan por su largo alcance de nado, y sus principales
aplicaciones son el estudio e inspección en el lecho submarino, el agua, bajo el hielo, etc.
Un ejemplo de estos vehículos podemos encontrarlo en el PTEROA150, que podemos
observar en la foto.
Este tiene un volumen de 270 cm3, y alcanza
una velocidad de crucero de 1,5 m/s.

38. Shuttle species
Los AUVs de la clase trasbordador, en cambio, suelen usarse para sumergirse a
profundidades determinadas, y son usados para la observación de características en las
columnas de agua. Un ejemplo de este otro tipo, es el ALBAC.
Este AUV, és un prototipo diseñado y construido para la medición oceanográfica de las
columnas de agua en el camino y en el fondo marino. El ALBAC, consiste principalmente en
un cuerpo formado por una cascar cilíndrica a presión y un par de alas que proporcionan la
gran fuerza de lanzamiento. De esta manera, el ALBAC puede moverse horizontalmente sin
consumir energía de las baterías, deslizándose a 20 grados por debajo del plano horizontal.

39. Bottom-Staying species
Estos AUVs de gama baja suelen permanecer
largo tiempo en el fondo del mar y suelen
usarse para la inspeccionan alrededor de
puntos específicos.
Además de las 3 clases anteriores, también
podríamos añadir otra:
Test-bed species
El AUV de la imagen, llamado
Estos son utilizados para la investigación de TWIN-BURGER, fue diseñado
AUVs avanzados. Estos últimos vehículos son para tener las funciones
generalmente diseñados para nadar en una necesarias para tareas
piscina y raramente se sumergen en el mar a complejas, incluyendo multi-
no ser para demostrar sus altas prestaciones. vehículo y trabajo cooperativo
Podemos ver también un ejemplo de estos en de los buzo-vehículos, y para
la siguiente imagen: asegurar el funcionamiento
conveniente y fiable de los
experimentos.

40. Ejemplo de robot submarino: robot Catasub
Ejemplo de robot submarino: robot Fatsub

41. Ejemplo de robot submarino: robot fetch

43. GRACIAS !!!!!