Descrizione del modulo "Robotica sottomarina (SP.P03.012.002)"

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  • Descrizione del modulo "Robotica sottomarina (SP.P03.012.002)" (literal)
Tematiche di ricerca
  • Modelli di manovrabilità per veicoli sottomarini orientati alla movimentazione multi asse, modellistica di sistemi articolati in condizione di parziale conservazione della quantità di moto e momento angolare, studio di attuatori innovativi per la propulsione multi asse, metodi numerici per il calcolo della posizione ed assetto basati su piattaforme inerziali ed integrazione con sensori esterni, ottimizzazione dell'energia spesa nella movimentazione. (literal)
Competenze
  • Diverse competenze utili per lo svolgimento delle attività previste in questo modulo sono state maturate dal personale coinvolto in questo settore. Per la parte di progettazione meccanica ed integrazione con i sistemi di controllo e di misura esistono notevoli competenze maturate in ambiti similari che trovano sinergie all'interno dell'istituto con i settori che tradizionalmente si occupano di sviluppo di metodi numerici e modelli fisico/matematici per i problemi di modellazione fluidodinamica. Attualmente ci sono progetti orientati alla realizzazione di un sensore attivo sottomarino propulso per gravità e alla gestione di uno sciame di imbarcazioni autonome propulse elettricamente ad alta mobilità. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Le attività di questo modulo consentiranno di aumentare la conoscenza sulla modellistica dei veicoli robotici sottomarini fornendo dei risultati teorico-sperimentali utilizzabili dalle industrie che si occupano della costruzione di veicoli sottomarini. (literal)
Tecnologie
  • Utilizzo di modelli fisici in scala ridotta o in scala reale di sistemi per la validazione e la taratura dei modelli matematici utilizzati nelle strategie di controllo. Misura diretta di alcune grandezze significative globali quali forze e momenti sul veicolo o di parti di esso. Misura dell'accuratezza di stima dei parametri dello stato ed in particolare di posizione ed orientamento dei veicoli autonomi. Test in ambiente di simulazione e per via sperimentale di prototipi completi o di parti dei veicoli. Misura delle forze di attuazione in situazioni reali. (literal)
Obiettivi
  • Selezionare e validare mediante test sperimentali le metodologie di controllo di sistemi robotici sottomarini e di superficie. Analisi integrata delle soluzioni tecnologiche e delle metodologie di controllo, finalizzata al miglioramento delle prestazioni e al raggiungimento di un alto grado di autonomia. Creazione di un set di dati sperimentali su sottosistemi utilizzabili in robotica quali ad esempio sistemi propulsivi, forme di appendici, e sistemi di calcolo della posizione ed assetto. (literal)
Stato dell'arte
  • L'ambiente sottomarino pone problemi di notevole complessità, che non permettono di utilizzare le tecnologie già comuni in ambito terrestre. Solo per citarne alcuni: - Il moto di un robot multi asse non è semplicemente modellabile tramite le classiche equazioni di Lagrange ma va adottato un approccio simile a quello dei veicoli spaziali dove si opera in presenza di vincoli di conservazione della quantità di moto e del momento angolare che portano a sistemi con problemi di scarsa controllabilità; - I sistemi di comunicazione classici basti sulla propagazione di onde elettromagnetiche non funzionano e di conseguenza neppure il sistema GPS; - L'energia ai motori deve essere fornita da accumulatori elettrici. Attualmente i veicoli robotici sottomarini sono ancora molto costosi, prodotti in pochi esemplari e spesso rimangono allo stadio di prototipo. Notevoli possibilità si sono presentate negli ultimi anni grazie ai progressi delle batterie di alimentazione e dei sistemi di misura inerziali. Anche le esigenze di applicazione sono innumerevoli considerando la pericolosità che le operazioni sottomarine comportano quando eseguite da operatori umani. (literal)
Tecniche di indagine
  • In relazione al problema considerato, gli studi sono svolti con strumenti di calcolo numerico basti su modellistica di natura sia fluidodinamica che di meccanica dei sistemi rigidi articolati. Per i test dei sistemi realizzati e la validazione dei modelli matematici e delle leggi di controllo viene utilizzato un approccio sperimentale sfruttando la disponibilità di impianti ed apparecchiature messe a disposizione dall'istituto. In particolare ci si avvale del sistema di movimentazione PMM per la misura delle forze generate dall'interazione con il fluido durante il moto, di numerosi sistemi di misura della posizione e dell'assetto per il test delle strategie di controllo e dei bacini per i test di veicoli autopropulsi in condizioni di alta ripetibilità. (literal)
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