Subsea: Die Zukunft unbemannter Fahrzeuge

„Die Rolle der Autonomie bei UUVs ist aus meiner Sicht zweifellos der bedeutendste Fortschritt in unserer Branche. Nicht nur das Aufkommen und die Fähigkeit zur Autonomie, sondern auch die Frage, wie wir Autonomie und autonome Technologien betrachten, einsetzen und einsetzen, ist für unsere Branche und unsere Branche von großer Bedeutung. Wir bewegen autonome Technologien in Fahrzeuge, die immer "ferngesteuert" sind oder sogar bemannt sind, um mehr Effizienz und Leistungsfähigkeit zu erreichen. Wir verwischen wirklich die Linie

„Wir setzen autonome Technologien in Fahrzeuge um, die immer" ferngesteuert "wurden oder sogar bemannt waren, um mehr Effizienz und Leistungsfähigkeit zu erreichen. Wir verwischen wirklich die Grenzen zwischen "ROV" und "AUV" und minimieren den technischen Unterschied zwischen bemannten und unbemannten Personen. "Ben Kinnaman, CEO von Greensea Systems, Inc."

Bob Melvin, Vice President of Engineering bei Teledyne Marine Systems

Graham Lester, Senior Vice President, Vertrieb und Marketing, Hydroid © Cutrona

Matt Bates, Direktor von Saab Seaeye Ltd., sieht in allen Marktsegmenten einen Bedarf an intelligenter Robotik, um eine wachsende Palette von Aufgaben auf kosteneffektivste Weise zu bewältigen.

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Unterwasserfahrzeuge jeder Form und Größe haben sich in den letzten Jahren gewaltig entwickelt, da ein Zusammenfluss von Kommunikations-, Elektronik- und Autonomietechnologien die Genauigkeit, Dauer und Effizienz solcher Systeme erhöht. Die MTR beriet sich auf einige wichtige Branchenführer, um den weiteren Weg zu besprechen.

"Ich denke, dass es zwei aktuelle Markttreiber gibt, die die Industrie dazu zwingen, Technologien zu entwickeln und einzusetzen, die Unterwasserfahrzeuge effizienter und effektiver machen", sagte Ben Kinnaman, CEO von Greensea Systems, Inc. "Erstens möchte der Markt wirklich Miniaturfahrzeuge verwenden das lange versprochene Potenzial dieser Systeme erkennen. Zweitens müssen wir mehr Wert von unseren menschlichen Bedienern erhalten. “

Kinnaman hat eine einzigartige Perspektive, als Greensea Systems Inc., die er 2006 gründete, führend in der Navigations- und Fahrzeugsteuerungstechnologie ist und der Schöpfer von OPENSEA, einem offenen Architektur-Software-Framework für die Schiffsrobotik in verschiedenen Fahrzeugsektoren.

„Wir entwickeln Software und Hardware, die die Arbeitsbeziehung zwischen Menschen und Maschinen auf und unter der Meeresoberfläche revolutionieren“, sagte Kinnaman, der wie viele andere in der Branche „nach dem Ende einer Tauchkarriere mit Fahrzeugen als ROV-Pilot zu arbeiten begann . Jetzt konzentriere ich mich darauf, welche Fahrzeuge für die nächste Generation der Unterwasserindustrie sein könnten. “

Kinnaman war eine führende Stimme bei dem Ziel, das zu verändern, was er als "Mentalität" der Branche wahrnimmt. "Sensor- und Fahrzeughersteller verkaufen den Traum und der Markt kauft, aber das alte Modell der Technologie-Übernahme, bei der wir einfach einen neuen Sensor kaufen und ihn an ein vorhandenes System anlegen, wird nicht funktionieren", sagte Kinnaman. „Um dieses Potenzial zu nutzen und die Erwartungen des Marktes zu erfüllen, muss die Industrie Technologielösungen finden, um diese Systeme in den Händen des Betreibers wirklich effizient und effektiv zu machen. Vollständige Integration und Effizienz der Aufgaben ist der einzige wirkliche Weg für diese Systeme. Wir müssen uns darum kümmern, wie wir ein System bereitstellen können, das die vom Betreiber beabsichtigten Aufgaben problemlos erledigt. “
AUVs

"Vor zwei Jahren besuchte ich einen Workshop an der Rice University, der vom Subsea Systems Institute moderiert wurde. Dort verbrachten bedeutende Öl- und Gasunternehmen, ihre Anbieter und Hersteller von Unterwasserfahrzeugen den ganzen Tag damit, eine Entwicklungsstrategie für AUVs für Unterwasseranwendungen zu entwickeln", sagte Bob Melvin Vice President of Engineering bei Teledyne Marine Systems. „Ihre wichtigste Forderung war, Unterwassersysteme herzustellen, die Unterwasseraufgaben erledigen können. Um dieses Ziel zu erreichen, wird anerkannt, dass der kommerzielle Sektor die Fortschritte im Verteidigungssektor nutzen muss. Damit dies Wirklichkeit werden kann, müssen die Betreiber darauf vertrauen können, dass der AUV seine Mission erfüllt und mit verwertbaren Daten zurückkehrt oder eine alternative Maßnahme ergreift. “

Bild: Teledyne Marine Systems

Melvin ist ein langjähriger Branchenmanager. In den letzten 10 Jahren war er für das Engineering der autonomen Fahrzeuge von Teledyne verantwortlich, zu denen die Gavia-AUVs, der Slocum-Schirm und kürzlich die SeaBotix-ROVs und die Oceanscience-USVs zählen. Vor seiner Zeit bei Teledyne war er als Engineering Manager bei Hydroid tätig. Dort arbeitete er auch als Programmmanager beim US Navy EOD-Team, das die Swordfish-Version des REMUS-100 entwickelte.

Laut Graham Lester, Senior Vice President, Sales & Marketing, Hydroid, ist die Energiedichte und -verfügbarkeit der Haupttreiber im heutigen AUV-Markt. „Die Kunden suchen nach verbesserten Energiequellen, um mehr Ausdauer und größere Nutzlastsensoren zu ermöglichen. Außerdem suchen sie nach einer verbesserten Unterwasserpositionierung und Kommunikation über das Wasser. Der Wunsch besteht darin, eine dauerhafte Präsenz zu schaffen, in der wir die Umgebung nicht nur fühlen, sondern auch beeinflussen und darauf reagieren können. “

Lester verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung mit militärischen, ozeanographischen, Offshore- und hydrographischen Geräten, einschließlich detaillierter Kenntnisse von Unterwasserfahrzeugen und deren Anwendungen. Er betreut die US-amerikanischen und internationalen Vertriebs- und Marketingteams von Hydroid sowie den Kundendienst und die Schulungen. Darüber hinaus arbeitet er mit anderen Kongsberg-Unternehmen zusammen, um Wachstumsstrategien im Markt für Marine Robotics zu entwickeln.

Technische Lösungen sind zwar offensichtliche Punkte von Forschung und Arbeit, aber die Erschwinglichkeit von Systemen könnte der eigentliche Wachstumstreiber sein, der den AUV-Markt letztendlich zu mehr Mainstream macht.

„Riptide arbeitet mit zahlreichen Unterwasser-Sensoranbietern zusammen, um neue Funktionen kostengünstig und effizient auf den Markt zu bringen. Das Mikro-UUV bietet eine große Flexibilität für die Nutzlasten, die es einsetzen kann, und es wurde in zahlreichen Konfigurationen gebaut. Mit einer Tiefenbegrenzung von 300 m und einer Standardlebensdauer von mehr als 30 Stunden bei Alkalibatterien ist dies eine äußerst leistungsfähige Plattform. Riptide ist derzeit dabei, seine erste Serie mit tieferen Mikro-UUVs zu fertigen. Bleiben Sie dran und erfahren Sie mehr über diesen innovativen Mikro-UUV-Entwickler. “Jeffrey M. Smith, Präsident von Riptide Autonomous Solutions

"Riptide arbeitet mit zahlreichen Unterwasser-Sensoranbietern zusammen, um neue Funktionen kostengünstig und effizient auf den Markt zu bringen", sagte Jeffrey M. Smith, Präsident von Riptide Autonomous Solutions. „Das Mikro-UUV bietet eine große Flexibilität für die Nutzlasten, die es einsetzen kann, und es wurde in zahlreichen Konfigurationen gebaut. Mit einer Tiefenbegrenzung von 300 m und einer Standardlebensdauer von mehr als 30 Stunden bei Alkalibatterien ist dies eine äußerst leistungsfähige Plattform. Riptide ist derzeit dabei, seine erste Serie mit tieferen Mikro-UUVs zu fertigen. “

Riptide Autonomous Solutions trat als Störer im kleinen autonomen Unterwasserfahrzeugbereich in den AUV-Markt ein. Im Jahr 2018 wurde der MkII-Mikro-UUV zur Serienreife gebracht. Das MkII-Mikro-UUV war für Riptide ein bedeutender Entwicklungssprung und wurde anstelle von zuvor 3D-gedruckten Komponenten und einer bedeutenden Elektronikentwicklung integriert. Die MkII-Elektronikplatinen von Riptide reduzierten die Hotelleistung des Fahrzeugs auf 3,8 Watt, wodurch mehr Leistung für die Nutzlast und eine längere Lebensdauer des Fahrzeugs bereitgestellt wurde. Mit diesem Elektronik-Update konnte auch die interne Verkabelung erheblich reduziert werden, das Design vereinfacht, die Robustheit erhöht und das Fahrzeug bedienerfreundlicher werden.

ROVs
Die ROV-Seite der Fahrzeuggleichung ist ausgereifter als die AUVs, und auch sie entwickelt sich weiter, um die aufkommenden Technologietrends zu nutzen. Die Tatsache, dass ein ROV angebunden ist, ist sowohl eine Stärke als auch eine Schwäche, wobei das Anbindungsstück wesentlich mehr Leistung trägt und erlaubt, aber auch seine Reichweite und Manövrierfähigkeit einschränkt.

Seit seiner Gründung im Jahr 1986 hat Saab Seaeye Pionierarbeit bei Innovationen geleistet, die zur Transformation der Unterwasser-Robotik-Industrie beigetragen haben, darunter bürstenlose Gleichstrom-Strahlruder, effiziente Hochfrequenz-Energieverteilung, intelligente verteilte Steuerungssysteme und die Verwendung von Kunststoffen und Verbundstoffen im Fahrzeugbau, sagte Matt Bates , Direktor, Saab Seaeye Ltd.

Saab Seaeye Sabertooth. Eine hybride Ressource, die autonome und auf dem Meeresboden vorhandene Ressourcen bietet. Bild: Saab Seaeye

Bates 'Karriere hat sich mit Unterwassersystemen beschäftigt. "Nach meinem Abschluss mit einem Honours Degree in Engineering Systems begann ich mit der Arbeit an Unterwassersystemen in der Rüstungsindustrie", sagte Bates. "Vor 25 Jahren kam ich als Leiter der Elektronikbranche zu Seaeye, seitdem ich verschiedene technische und Managementpositionen innehatte und jetzt Direktor für Vertrieb und Marketing bin."

Auf der ROV-Seite sagte Bates: „Betriebswirtschaftliche Kosteneffizienz und Sicherheit sind bei weitem die wichtigsten Markttreiber. Um dies zu erreichen, suchen die Märkte nach den bestmöglichen Systemlösungen zu möglichst niedrigen Realkosten, indem sie UUV-Systeme suchen, die vier zentralen Grundsätzen entsprechen: Sicherheit; Fahrzeugfähigkeit; Zuverlässigkeit; und die Verwendung intelligenter Technologien.

Blue Robotics ist ein Störfaktor im ROV-Raum. Seine Mission besteht darin, preiswerte, qualitativ hochwertige Komponenten und Fahrzeuge herzustellen, um den Zugang zu Schiffsrobotern zu erleichtern. "Wir haben 2014 mit einer Kickstarter-Kampagne für den T100, einem Unterwasser-Triebwerk, begonnen und seitdem über 200 Produkte eingeführt, darunter das ferngesteuerte Unterwasserfahrzeug BlueROV2", sagte Rustom 'Rusty' Jehangir, Gründer und CEO von Blue Robotics. „Heute haben wir ein Team von 30 Mitarbeitern in Torrance, Kalifornien, wo wir unsere Produkte entwerfen, herstellen und an Tausende von Kunden auf der ganzen Welt liefern.“

Interessanterweise ist Jehangirs Hintergrund in der Luft- und Raumfahrttechnik und Drohnen. „Ich hatte vor dem Start von Blue Robotics noch nie etwas im Zusammenhang mit Unterwasser gemacht“, sagte er. "Das führt zu einer steilen Lernkurve, aber zu einem neuen (und manchmal auch naiven) Ansatz bei dem, was wir tun."
"Auf der Technologieseite der Dinge denke ich, die Dinge werden vorangetrieben, indem Technologien aus anderen Branchen übernommen und in den Unterwasserraum gebracht werden", sagte Jehangir. „Zum Beispiel nutzt unser Unternehmen eine Menge Technologie, Elektronik und Software, die für die Drohnenindustrie entwickelt wurde. Durch die Nutzung dieser Technologie können wir Funktionen bieten, die dem Status Quo um Jahre voraus sind, jedoch zu einem niedrigeren Preis. Ich denke, wir werden das auch in der gesamten Branche sehen. “

Rustom Jehangir, Gründer und CEO von Blue Robotics

"Ich glaube, dass die preisgünstigen und offenen Produkte auf dem Markt von Unternehmen wie Blue Robotics, OpenROV, Riptide AS und anderen einen großen Schritt in Richtung UUVs gemacht haben", sagte Jehangir.

Unabhängig von der eingesetzten Technologie behauptet Bates of Saab Seaeye, dass die Möglichkeit, die unterschiedlichsten Unterwasseraufgaben zu bewältigen, die Möglichkeit eröffnet, in mehr Märkten mehr zu erreichen, was zusammen mit der allgemeinen Sicherheitsanstrengung zur Reduzierung des bemannten Tauchens die Nutzung weiter erhöht von UUVs, sagte Bates. „Die Forderung nach mehr Aufgaben mit einer möglichst kompakten Roboterlösung geht auf die Reduzierung des Decks und der Schiffsgröße sowie der Mobilisierungszeit und -kosten zurück, während gleichzeitig in stärkeren Strömungen oder tieferen Gewässern gearbeitet werden kann kommt natürlich von kompakten, effizienteren Lösungen. “

Es gibt mehr Markttreiber und Nutzungsszenarien als Fahrzeuge, und es gibt keine "Silberkugel", keine "Einheitslösung". „Die verschiedenen Marktsegmente haben einige ganz spezielle Bedürfnisse und Umgebungen, die zu berücksichtigen sind. Beispielsweise unterscheidet sich die Hochwasser-Flachwasser-Natur von Erneuerbaren-Anlagen und IRM-Arbeiten von der Konstruktion von Tiefwasseröl und -gas und der Intervention. Im Rahmen der Stilllegung nuklearer Aktivitäten werden andere Aufgaben im Vergleich zu Aquakultur- oder Meereswissenschaftsanwendungen erledigt - und ihre Umgebung ist natürlich sehr unterschiedlich. Der Markt erfordert ein breites Spektrum an Plattformen und ein hohes Maß an Anpassung an die spezifischen Anforderungen der Branche.

In dieser Hinsicht zählt Bates das iCON-Ökosystem von Saab Seaeye aus intelligenten Roboterbausteinen und die Entwicklung der Sabertooth-Hybridfahrzeugplattform mit ihren autonomen und auf dem Meeresboden ansässigen Kapazitäten als gute Beispiele für Produkte und Fähigkeiten, die speziell dafür entwickelt wurden, diese wichtigen Marktanforderungen zu ermöglichen und zu erfüllen.

Der Weg voraus
Während es offensichtliche Unterschiede zwischen AUVs und ROVs gibt, sehen einige wie Kinnaman von Greensea die Grenzen der Differenzierung verschwimmen, insbesondere wenn sich die Autonomie entwickelt.

"Autonomie- und Integrationstechnologien sind die wichtigsten (Technologie-) Treiber", sagte Kinnaman. „Autonome Technologien in ROV-Systemen veranlassen uns, die Besatzung von Offshore-Operationen zu überdenken, Pläne für residente Systeme zu ermöglichen und die Option zu eröffnen, Crews am Strand statt im Ausland zu behalten. Autonome Technologien ermöglichen auch die Einführung von Unterwasserfahrzeugen und Schiffsrobotersystemen durch eine viel breitere Anwendergruppe: EOD-Techniker, Special Operations Forces, Ersthelfer und Dienstleister für Schiffspflege, um nur einige zu nennen. “

Aber es ist nicht nur Autonomie an und für sich, sondern wie diese Autonomie in das Gesamtsystem eingebaut wird, sei es mit AUV, ROV oder UUV und auch mit dem menschlichen Element.

"Die Rolle der Autonomie bei UUVs ist aus meiner Sicht zweifellos der bedeutendste Fortschritt in unserer Branche", sagte Kinnaman. „Nicht nur das Aufkommen und die Fähigkeit zur Autonomie, sondern auch die Art und Weise, wie wir Autonomie und autonome Technologien betrachten, einsetzen und einsetzen, ist für unsere Branche und unsere Branche von großer Bedeutung. Wir bewegen autonome Technologien in Fahrzeuge, die schon immer „ferngesteuert“ wurden oder sogar bemannt sind, um mehr Effizienz und Leistungsfähigkeit zu erreichen. Wir verwischen wirklich die Grenzen zwischen „ROV“ und „AUV“ und minimieren den technischen Unterschied zwischen bemannten und unbemannten Personen. Durch die Autonomie können wir intelligentere, leistungsfähigere Fahrzeuge realisieren, mit denen wir in einer Vielzahl von Kapazitäten arbeiten können, unabhängig davon, ob wir sie überwachen oder nicht. Diese Gedankenänderung macht UUVs mehr Mainstream, weil Sie kein "ROV-Operator" oder Ingenieur sein müssen, um sie zu verwenden. "

Während sich ein Großteil der Aufmerksamkeit unweigerlich auf die Maschinen und die Technologie an Bord verlagert, ist Kinnaman bestrebt, sich an das menschliche Element der Mensch-Maschine-Schnittstelle zu erinnern.

"Der zweite Markttreiber, der uns dazu drängt, Fahrzeuge effizienter und effektiver zu machen, konzentriert sich darauf, von unseren Betreibern mehr Wert zu erzielen", sagte Kinnaman. „Unser traditionelles Modell der Arbeit mit Fahrzeugen basierte auf einem Fahrzeugbetriebsteam, Piloten und Technikern sowie Fachexperten (KMU). Bei der Kostenkontrolle wollen wir den Personaleinsatz für den Fahrzeugbetrieb reduzieren und mehr aus einem kleineren Team herausholen. Bilden wir also ROV-Piloten und -Techniker als KMU aus oder bilden wir KMU als ROV-Piloten aus? Oder bauen wir bessere Fahrzeuge, für die keine Techniker vor Ort erforderlich sind und die selbst mit hochrangigen aufgabenbasierten Anweisungen von KMU fliegen können? “

„Ich denke, letztere Effizienz und Effektivität bieten letztere, wobei autonome Technologien bei ROV-Operationen eine wichtigere Rolle spielen. Eine größere Autonomie innerhalb der ROVs wird es auch einer breiteren Nutzergruppe ermöglichen, die aus Betreibern besteht, die keine spezifische Ausbildung als Piloten und Techniker haben, Unterwasserfahrzeuge als Hilfsmittel für die Arbeit auf und auf dem Ozean zu nutzen. “