Controle em profundidade de um veículo subaquático do tipo ROV

Abstract

Este trabalho apresenta uma estratégia de controle aplicada a veículos subaquáticos, mais especificamente para veículos operados remotamente (ROV). A principal motivação desta pesquisa se baseia no fato da robótica subaquática no Brasil ser de domínio científico recente, principalmente no que se refere a aspectos experimentais. O ROV desenvolvido tem quatro atuadores (motor com hélice) e cinco sensores: três acelerômetros, altímetro e uma câmera de vídeo. O projeto foi implementado de tal forma a se ter quatro graus de liberdade ativamente controlados e dois graus de liberdade controlados de forma passiva (ângulos de rolamento e arfagem). Dois modos de operação foram desenvolvidos e implementados. O primeiro modo consiste no controle dos atuadores através de um joystick manipulado por um operador que pode visualizar imagens oriundas da câmera a bordo do veículo, enquanto que no segundo modo, o controle pode em malha aberta ou fechada é feito a partir de um microcomputador do tipo PC na superfície. A lei de controle desenvolvida para o movimento vertical do ROV privilegia a estabilidade em detrimento de um melhor desempenho. Resultados experimentais mostraram que a lei de controle foi capaz de manter o ROV próximo à posição de referência, apesar da perturbação devida à não flutuação neutra do veículo.

This paper presents a control strategy applied to underwater vehicle, specifically a remotely operating vehicle (ROV). The main motivation of this research is based on the fact that underwater robotics in Brazil is a recent scientific domain, particularly in experimental aspects. The ROV developed has four actuators (motor with helices) and five sensors: three accelerometers (each one working in two axes), one altimeter and one video camera. There are four degrees of freedom actively controlled. The project was made with two degrees of freedom controlled in passive form (roll and pitch angles). Two modules of control had been developed and implemented: one consists of the control of the actuators from a joystick set in motion by an operator who can visualize the signal of the camera on board; another one is the control in open or closed loops from a PC in surface. The control law developed for the vertical motion (heave motion) of the ROV privileged the stability in detriment of a modest performance. Experimental results showed that the control law was capable to keep the ROV next to the reference position, despite of the disturbance due to the not neutral floatabilit.