Control visual autónomo bioinspirado con vehículos submarinos teleoperados (ROVs)

Abstract

Este artículo presenta una aplicación novedosa de la teoría de control bioinspirada para Vehículos teleoperados (ROVs). Basado en los mecanismos utilizados por aves e insectos para acercarse a objetos, el sistema propuesto aplica la teoría del tiempo hasta el contacto (τ) para controlar de forma autónoma el movimiento de avance del ROV hacia estructuras submarinos, utilizando los datos captados por una única cámara a bordo. Una vez que el ROV alcanza la proximidad deseada mediante este controlador visual bioinspirado, el sistema cambia del control visual en el eje de avance a un sistema de posicionamiento Sliding Mode Controller (SMC), con el fin de mantener su posición alrededor del objetivo. Para evaluar la efectividad del método propuesto, se utilizó un simulador visual y se realizaron simulaciones en el entorno cerca de un pilar submarino. Estas pruebas demostraron un rendimiento fiable del sistema de control visual. En resumen, este enfoque bioinspirado representa un avance significativo en el campo, ya que permite la realización autónoma de tareas de inspección y supervisión. Esto no solo mejora la seguridad operativa, sino que también tiene el potencial de reducir considerablemente los costos de las operaciones submarinas.

This paper presents a novel application of biologically inspired control theory to Remotely Operated Vehicles (ROVs). Drawing from the mechanisms used by birds and insects to approach objects, the proposed system applies the time-to-contact (τ) theory to autonomously control an ROV’s surge motion toward underwater targets using data from a single onboard camera. Once the ROV reaches the desired proximity to the object through this bio-inspired visual controller, the system transitions from visual- based surge control to the vehicle’s built-in positioning system to maintain its location near the target. To evaluate the effectiveness of the proposed method, a visual computer simulator was employed, and simulations were conducted in two distinct environments: near an underwater pillar and around a floating structure. These tests demonstrated the reliable performance of the visual control strategy. Overall, this bio-inspired approach marks a significant advancement in the field, enabling autonomous inspection and supervision tasks. It enhances operational safety and offers the potential to significantly reduce the costs associated with underwater operations.