Autonomous Underwater System for Targeted Assessment and Repair

Prosjektet AQUASTAR søker å utvikle teknologi som muliggjør lokalisering og reparasjon av hull i oppdrettsnøter. Dette omfatter bruk av ubemannede undervannsfartøy samt utvikling av systemer for automatisk deteksjon av hull, hullreparasjonsverktøy og styringssystem for både undervannsfartøy og en robotarm som benyttes for å utføre reparasjonen. Dette innebærer også et system som tillater farkost og robotarm å samhandle, der den raske responsen og presisjonen på bevegelsene til robotarmen vil kompensere for uønskede og trege bevegelser fra farkosten på grunn av strøm eller unøyaktig styring. Videre vil teknologien som utvikles være anvendbar innen flere andre marine operasjoner som bruker eller søker å ta i bruk farkost-manipulator-systemer. Eksempler på slike operasjoner kan være plukking av gjenstander i vannsøylen eller på havbunnen, til operasjoner på havbunnsinstallasjoner, vedlikeholdsoperasjoner på flytende havvindanlegg, og både skadedeteksjon og vedlikehold på skipsskrog. Den tiltenkte forskningen i prosjektet adresserer fem ulike men sammenkoblede og tverrgående mål: a) struktur- og objekt-relativ navigasjon; b) optisk gjenkjenning av objekter; c) styring av fartøy-manipulator-system; d) reparasjonsverktøy for hull i oppdrettsnøter; og e) validering av fullt integrerte systemer i feltforsøk. Prosjektet vil utnytte den tverrfaglige kompetansen, industriekspertisen og erfaringene i teamet (Njord Aqua, SINTEF Ocean, Måsøval, NTNU) med formål om å utvikle og demonstrere et verktøy som bidrar til umiddelbar reparasjon under inspeksjonsoperasjoner. Resultatene fra prosjektet vil være ny forskning og nye systemer som legger til rette for mindre rømming av oppdrettsfisk og fremme bærekraft ved å redusere miljøavtrykk hos oppdrettsnæringen. Disse resultatene vil være anvendbare innen andre maritime næringer, som fiskeri, subsea olje- og gassproduksjon, havvind og skipsfart.

In Norway, the main reason for fish escape in sea-based fish cages is due to holes in the net. Fish escape has a negative impact on the environment through mixed breeding and spreading of pathogens to wild fish and on production through loss of invested resources. It is common practice to employ remotely operated vehicles (ROVs) for net inspection, but it is challenging to accurately control the ROV while coping with environmental forces and avoid causing damage to the net. The task increases in complexity when the operator is also required to carefully look for holes and keep track of already inspected areas. Holes are typically repaired by divers who sew the net, but the duration between detection and repair can be long, and the repair operations involve both high personal risks and costs. Attempts have been made to repair holes using underwater vehicles and customized solutions but none of these are known to be widely applied. The AQUASTAR project will develop innovative technology for autonomous structure inspection, feature localization and structure repair, where aquaculture is chosen as a case study. The R&D challenges thus relate to net- and hole-relative positioning, hole localization, coupled vehicle-manipulator control for conducting repair operations, and hole repair tools. Solutions to these challenges may be considered enabling technologies for further research and innovations in other maritime industries where robotic systems are required to perform inspection, maintenance, and repair operations. The AQUASTAR project aims to reduce the number of fish escapes and at the same time improve the underwater robotic inspection, maintenance, and repair services in aquaculture.