Un equip de la UIB desenvolupa drons per millorar les inspeccions de vaixells de gran tonatge
L’equip de robòtica aèria del grup de Sistemes, Robòtica i Visió de la UIB ha desenvolupat un dron i diferents models d’aprenentatge profund per incrementar la qualitat i la seguretat de les inspeccions en petroliers i vaixells portacontenidors.
La inspecció de vaixells de gran tonatge, com són petroliers, vaixells de càrrega a granel o vaixells portacontenidors, té com a objectiu evitar accidents marítims de conseqüències catastròfiques, que sovint tenen el seu origen en fallades estructurals dels vaixells. És una activitat molt complexa en la qual es duu a terme la revisió visual de centenars de milers de metres quadrats d’acer en entorns hostils. A més, el seu cost és elevat i pot arribar a consumir una gran quantitat de temps durant el qual el vaixell no es pot utilitzar per al transport.
L’equip de robòtica aèria del grup de Sistemes, Robòtica i Visió (SRV) de la Universitat de les Illes Balears acumula ja una llarga trajectòria en el desenvolupament de drons dotats de càmeres i sensors que són capaços de proporcionar informació sobre l’estat del vaixell mitjançant la detecció de pèrdues de revestiment, corrosió i esquerdes, que són els defectes típics que es poden presentar en les superfícies metàl·liques d’aquestes embarcacions. D’aquesta manera, es pretén millorar la qualitat d’aquestes inspeccions alhora que s’incrementa la seguretat del personal que hi treballa i es redueix el temps i el cost de cada inspecció.
Projecte BUGWRIGHT2
En l’actualitat, el grup SRV participa en el projecte europeu BUGWRIGHT2, finançat per la Unió Europea a través del programa marc H2020, que té com a objectiu desenvolupar un sistema d’assistència a la inspecció i manteniment de la part exterior del casc de vaixells de gran tonatge (vaixells portacontenidors, vaixells de càrrega a granel, petroliers, etc.), així com de tancs d’emmagatzematge.
El desenvolupament preveu la gestió d’una flota heterogènia de robots amb diverses capacitats de locomoció (drons, grimpadors magnètics aeris i terrestres, i vehicles submarins) capaços, entre d’altres funcions, d’escanejar de manera autònoma grans estructures metàl·liques.
El resultat seria un model 3D de l’estructura amb múltiples capes d’informació, utilitzable en diferents rondes d’inspecció per poder analitzar la progressió d’uns certs defectes. La interacció amb el sistema es duu a terme mitjançant la recreació d’un model de l’estructura en un entorn de realitat virtual, enriquit amb la informació recol·lectada pels robots a mesura que té lloc l’operació.
Les tasques de la UIB en BW2 comprenen el desenvolupament d’un (1) dron capaç d’escanejar l’estructura en inspecció de manera robusta i detallada, recol·lectant imatges i informació 3D per a la reconstrucció de l’estructura, i (2) models d’aprenentatge profund per a la detecció de defectes de les estructures inspeccionades, com ara la pèrdua de revestiment, presència de corrosió o la proliferació de bioincrustacions (en la part submergida del casc del vaixell). Per a això, el dron està equipat amb un escàner làser 3D, càmera/càmeres RGB, un receptor UWB, una unitat inercial i altímetres.
A prova a Àustria
Recentment, part de l’equip del SRV ha participat en les proves d’integració del projecte BUGWRIGHT2, que s’han dut a terme a la Universitat de Klagenfurt (Àustria). Els investigadors Francisco Bonnín Pascual, Emilio García Fidalgo i Alberto Ortiz varen viatjar fins allà amb el dron per dur a terme proves de navegació autònoma i avançar en la integració del programari de control del dron. El grup Control of Networked Systems de l’Institute of Smart Systems Technologies, dirigit pel doctor Stephan Weiss, va actuar com a amfitrió del grup de la UIB durant la visita.
La integració de programari i les proves posteriors es varen fer a la instal·lació denominada Drone Hall, la instal·lació de test de drons més gran d’Europa. Aquesta instal·lació compta amb un equip de captura de moviment OptiTrack dotat de 37 càmeres que permeten determinar amb precisió submil·limètrica la posició d’un objecte, p. e., un dron, en una alçada de 10 m d’altura, amb l’objectiu de fer proves d’avaluació i ajustos de manera controlada.
Durant les proves es va avaluar un hodòmetre 3D basat en un escàner làser 3D desenvolupat per l’equip de la UIB denominat LiODOM, l’hodòmetre 3D visuoinercial (VIO) desenvolupat per l’equip de la Universitat de Klagenfurt, i es va avançar en la fusió dels dos hodòmetres per aconseguir un estimador de moviment millorat per al dron.
També es va posar a punt un sistema SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) desenvolupat per l’equip de la UIB que empra LiODOM com a font d’hodometria, del qual es deriva un núvol de punts global de tota la missió on es pot percebre l’entorn d’operació, inclosa l’estructura inspeccionada.
L’equip del grup de Sistemes, Robòtica i Visió de la UIB que participa en el projecte BUGWRIGHT2 està integrat pel doctor Alberto Ortiz Rodríguez, catedràtic del Departament de Ciències Matemàtiques i Informàtica; el doctor Francisco Bonnín Pascual, professor contractat doctor del Departament de Ciències Matemàtiques i Informàtica; Emilio García Fidalgo, investigador postdoctoral i professor associat del Departament de Ciències Matemàtiques i Informàtica, i els tècnics investigadors predoctorals Antoni Tauler Rosselló i Miquel Serra Perelló.