Vehículo submarino autónomo para niños
Un vehículo submarino autónomo o AUV (por sus siglas en inglés) es un robot que viaja bajo el agua sin necesitar que una persona lo controle directamente.
Los AUV son parte de un grupo más grande llamado vehículos submarinos no tripulados (UUV). Esta categoría también incluye los vehículos operados a distancia (ROV), que sí necesitan un cable o control remoto desde la superficie. Los planeadores submarinos son un tipo especial de AUV.
Contenido
Historia de los vehículos submarinos autónomos
¿Cuándo se creó el primer AUV?
El primer AUV fue desarrollado en 1957 en la Universidad de Washington. Sus creadores fueron Stan Murphy, Bob Francois y Terry Ewart. Este vehículo se llamó "Vehículo de investigación submarina de propósito especial" (SPURV). Se usó para estudiar cómo se mezclan las cosas en el agua y cómo viaja el sonido bajo el mar.
¿Dónde se desarrollaron otros AUV tempranos?
En la década de 1970, se crearon otros AUV en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). Uno de ellos se puede ver en la Galería Náutica Hart del MIT. Al mismo tiempo, también se desarrollaron AUV en la Unión Soviética, aunque esto no se supo ampliamente hasta mucho después.
Usos de los vehículos submarinos autónomos
Antes, los AUV se usaban para pocas cosas debido a la tecnología disponible. Ahora, con mejores computadoras y baterías, los AUV se usan para muchas más tareas. Sus funciones y misiones están siempre cambiando.
Usos comerciales de los AUV
La industria del petróleo y el gas usa AUV para hacer mapas detallados del lecho marino. Esto lo hacen antes de construir estructuras bajo el agua. Así, pueden instalar tuberías de forma eficiente y sin dañar mucho el ambiente. Los AUV permiten hacer estudios precisos donde otros métodos serían difíciles o muy caros. También se usan para revisar las tuberías ya instaladas.
AUV en la investigación científica
Los científicos usan AUV para estudiar lagos, océanos y el fondo del mar. Se les pueden añadir muchos sensores para medir diferentes cosas. Por ejemplo, pueden medir la cantidad de ciertos elementos, cómo la luz se absorbe o refleja, o si hay vida microscópica. Algunos sensores miden la temperatura, la profundidad o el pH del agua. Los AUV también pueden llevar otros equipos para dejarlos en lugares específicos.
El Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad de Washington ha creado varias versiones de su AUV llamado Seaglider. Aunque se diseñó para la investigación del océano, ahora interesa a organizaciones como la Armada de los Estados Unidos y la industria del petróleo. Estos planeadores autónomos son económicos de fabricar y usar, lo que los hace muy útiles.
Un ejemplo de AUV que ayuda al ambiente es el Crown-Of-Thorns Starfish Robot (COTSBot). Fue creado por la Universidad Tecnológica de Queensland. El COTSBot busca y elimina la estrella de mar corona de espinas, que daña la Gran Barrera de Coral. Usa un sistema inteligente para identificar la estrella de mar y le inyecta una sustancia para eliminarla.
AUV como pasatiempo
Muchas personas que disfrutan de la robótica construyen AUV como pasatiempo. Hay varias competencias donde estos AUV caseros pueden competir. Al igual que los AUV comerciales, estos pueden tener cámaras, luces o sonar. Como tienen menos recursos, los AUV de aficionados no suelen ser tan avanzados como los comerciales. No pueden ir tan profundo ni durar tanto. Además, no suelen cruzar océanos y se usan más en piscinas o lagos. Se puede construir un AUV sencillo con piezas comunes como un microcontrolador y tubos de PVC.
AUV en la búsqueda de aviones perdidos
Los vehículos submarinos autónomos se han usado para encontrar restos de aviones perdidos. Por ejemplo, el AUV ABYSS ayudó a buscar el vuelo 447 de Air France. El AUV Bluefin-21 se usó en la búsqueda del vuelo 370 de Malaysia Airlines.
AUV en aplicaciones militares
La Armada de los Estados Unidos ha identificado varias misiones para los UUV, incluyendo:
- Recopilación de información y vigilancia.
- Medidas contra minas submarinas.
- Operaciones antisubmarinas.
- Identificación y revisión de objetos.
- Estudios del océano.
- Puntos de conexión para redes de comunicación.
- Entrega de equipos.
- Operaciones de información.
- Ataques rápidos.
La Armada de EE. UU. ha clasificado los UUV en cuatro tipos:
- Vehículo portátil: Pesa entre 25 y 100 lb, puede operar de 10 a 20 horas. Se lanza a mano desde botes pequeños (ejemplo: UUV Mk 18 Mod 1 Swordfish).
- Vehículo ligero: Pesa hasta 500 lb, puede operar de 20 a 40 horas. Se lanza desde botes semirrígidos o con grúas desde barcos grandes (ejemplo: UUV Mk 18 Mod 2 Kingfish).
- Vehículo pesado: Pesa hasta 3000 lb, puede operar de 40 a 80 horas. Se lanza desde submarinos.
- Vehículo grande: Pesa hasta unas 10 toneladas. Se lanza desde barcos de superficie y submarinos.
En 2019, la Armada de EE. UU. compró cinco UUV Orca. Esta fue su primera compra de submarinos no tripulados con capacidad para misiones de combate.
Diseño de los vehículos submarinos autónomos
Sensores de los AUV
Los AUV llevan sensores para navegar solos y para hacer mapas del océano. Algunos sensores comunes son: brújulas, sensores de profundidad, sonares (incluyendo sonares de barrido lateral), magnetómetros y termistores. También pueden tener sensores para medir la conductividad del agua y hidrófonos para escuchar. Algunos AUV tienen sensores biológicos, como fluorímetros (para medir la clorofila), sensores de turbidez y sensores para el pH y el oxígeno disuelto.
Las ondas de radio casi no viajan bajo el agua, así que un AUV pierde la señal GPS al sumergirse. Por eso, los AUV suelen navegar bajo el agua usando la navegación por estima. Esto significa que calculan su posición basándose en su último punto conocido y su movimiento.
Para mejorar la navegación, pueden usar un sistema de posicionamiento acústico submarino. Si hay una red de transpondedores en el fondo del mar, se usa el posicionamiento LBL (Long baseline). Si hay un barco de apoyo en la superficie, se usa el posicionamiento SBL (Short baseline) o USBL (Ultra-short baseline). Estos sistemas calculan la posición del AUV en relación con la posición conocida del barco.
Para ser más precisos, el AUV puede subir a la superficie para obtener una señal GPS. Entre estas tomas de posición, un sistema de navegación inercial a bordo calcula la posición, aceleración y velocidad del AUV. Estas estimaciones se mejoran con datos de un registro DVL (Doppler velocity log), que mide la velocidad sobre el fondo marino. Un sensor de presión mide la profundidad. Toda esta información se procesa para obtener la posición final del AUV.
Propulsión de los AUV
Algunos AUV usan un motor eléctrico con una hélice para moverse. Todas estas partes están dentro del AUV. Otros AUV tienen la unidad de propulsión separada para que sea más fácil cambiarla.
El sistema de propulsión puede tener una cubierta para proteger la hélice o para reducir el ruido. Los propulsores más avanzados tienen un sistema de sellado doble para asegurar que el robot no tenga fugas, incluso si un sello falla.
Los planeadores submarinos son un tipo de AUV que no usan hélices. Cambian su flotabilidad y su inclinación para subir y bajar repetidamente. Sus formas hidrodinámicas convierten este movimiento vertical en movimiento hacia adelante. El cambio de flotabilidad se logra con una bomba que mete o saca agua. La inclinación se controla moviendo el centro de masa del vehículo. Por ejemplo, los planeadores Slocum mueven sus baterías para cambiar su centro de masa. Los planeadores submarinos necesitan menos energía que los AUV normales. Por eso, pueden operar durante varios meses y cruzar océanos.
Comunicaciones de los AUV
Como las ondas de radio no viajan bien bajo el agua, muchos AUV usan módems acústicos. Estos permiten controlarlos a distancia. En 2017, la OTAN aprobó un estándar llamado ANEP-87 JANUS para comunicaciones submarinas. Este estándar permite enviar datos a 80 BPS con mensajes flexibles.
Energía de los AUV
La mayoría de los AUV actuales usan baterías recargables (como las de iones de litio o hidruro metálico de níquel). Tienen un sistema para gestionar la energía de las baterías. Algunos vehículos usan baterías de un solo uso que duran el doble, pero son más caras. Algunos AUV más grandes usan celdas de combustible de aluminio, pero requieren mucho mantenimiento y producen residuos que deben manejarse con cuidado. Una tendencia nueva es combinar diferentes sistemas de energía y baterías con supercondensadores.
Galería de imágenes
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Foto del vehículo submarino autónomo Battlespace Preparation (BPAUV) tomada durante un ejercicio de la Armada de EE. UU.
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El Blackghost AUV está diseñado para seguir una ruta de asalto submarino de forma autónoma sin control externo.
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El AUV Pluto Plus para la identificación y destrucción de minas submarinas, del cazador de minas noruego KNM Hinnøy.
Véase también
En inglés: Autonomous underwater vehicle Facts for Kids
- Torpedo
- Planeador submarino
- Vehículo submarino no tripulado (UUV)
- Vehículo sumergible operado remotamente (ROUV)
