MARITIMFORSK-MARITIMFORSK

Prosjektet AQUASTAR søker å utvikle teknologi som muliggjør automatisk 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 utfører selve reparasjonen. Systemet skal tillate samhandling mellom farkost og robotarm, der presise og raske bevegelser fra manipulatoren kompenserer for uønskede og trege bevegelser fra farkosten, for eksempel som følge av strøm eller begrenset styringspresisjon. Forskningsaktivitetene i prosjektet er organisert rundt fem sammenkoblede mål: 1) struktur- og objekt-relativ navigasjon, 2) optisk gjenkjenning av objekter, 3) styring av fartøy-manipulator-system, 4) utvikling av reparasjonsverktøy for hull i nøter, og 5) validering av fullt integrerte systemer i feltforsøk. Så langt i prosjektet er det oppnådd gode resultater innen navigasjon og objektgjenkjenning. Løsningen for optisk deteksjon av hull er utviklet og tatt i bruk, og muliggjør sanntidsidentifikasjon av små hull i nøtene – en funksjonalitet som tidligere har vært vanskelig tilgjengelig for kommersiell bruk. Dette markerer et viktig teknologisk gjennombrudd og viser at deler av systemet allerede har praktisk nytteverdi. Struktur- og not-relativ navigasjon er demonstrert og fungerer godt, og arbeidet med optimalisering og videre verifikasjon pågår. Styringsalgoritmer for samspill mellom fartøy og manipulator er utviklet og testet i simuleringsverktøy, og videreutvikles nå for bruk på fysisk modell. Reparasjonsverktøyet er under utvikling, og arbeidet med å integrere hele systemet for testing i felt vil skje i siste fase av prosjektet. Prosjektet gjennomføres i samarbeid mellom Njord Aqua, SINTEF Ocean, Måsøval og NTNU, og kombinerer tverrfaglig kompetanse og industriell erfaring. Resultatene fra prosjektet vil kunne bidra til å redusere rømming og miljøavtrykk i oppdrettsnæringen, men har også potensial for anvendelse i andre maritime sektorer som bruker eller søker å ta i bruk farkost-manipulator-systemer, for eksempel 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.