Controladores portátiles y de mano para pilotaje de ROV de precisión

Los controladores de ROV permiten un control humano preciso de los vehículos submarinos en entornos marinos complejos. Mientras que algunos controladores funcionan como unidades autónomas, otros se integran en arquitecturas de estaciones de control más amplias o interactúan con sistemas de piloto automático que proporcionan apoyo a la navegación autónoma. En esta página se analizan los principales tipos de controladores: de mano, con joystick e interfaces de tableta, y se comparan con métodos de control como los pilotos automáticos marinos y las estaciones de control de superficie basadas en embarcaciones.

Aplicaciones de los controladores de ROV en operaciones marinas

Los controladores de ROV se utilizan en diversos tipos de misiones en los sectores de las ciencias oceánicas, la energía y la defensa:

Cartografía e investigación del fondo marino

Controlador remoto inalámbrico de Robosys Automation

Los controladores guían a los ROV que realizan estudios geoespaciales, catalogación de especies o muestreo medioambiental. La precisión es fundamental en estas tareas, que a menudo requieren un control de joystick con gran capacidad de respuesta para maniobrar en terrenos accidentados.

Inspección de infraestructuras y tuberías submarinas

Los operadores utilizan controladores portátiles o equipados con joysticks para pilotar los ROV durante la inspección detallada de activos submarinos. El controlador debe permitir un control preciso del empuje y de la cámara, especialmente cerca de las estructuras.

Misiones de emergencia y recuperación

Los controladores de tableta y joystick se utilizan en situaciones de búsqueda y recuperación, a menudo desde embarcaciones más pequeñas o plataformas de respuesta rápida. Los módulos de respuesta háptica y la telemetría en tiempo real son fundamentales en entornos de baja visibilidad.

Vigilancia medioambiental y pesquera

Los controladores compactos con carcasas estancas facilitan los despliegues móviles para estudios de biodiversidad o evaluaciones ecológicas. Las opciones de transmisor inalámbrico permiten configuraciones de lanzamiento flexibles.

Tareas navales y de seguridad

Los operadores de ROV militares utilizan controladores con capacidad de supervisión que interactúan con sistemas de misión más amplios. Los joysticks con capacidad de anulación permiten un control manual inmediato sobre los modos automatizados cuando es necesario.

Tipos de controladores de ROV

Controladores de mano

Las unidades portátiles y ergonómicas suelen utilizarse en misiones de inspección. Estos controladores suelen contar con botones, disparadores y potenciómetros para manejar propulsores, luces y cámaras. Diseñados para ser utilizados por un solo usuario, suelen integrar carcasas estancas y pueden conectarse a sistemas de nivel superior mediante enlaces por cable o inalámbricos.

Controladores de joystick

Van desde simples sticks analógicos hasta unidades digitales programables con control multieje y tensión ajustable. Los modelos de gama alta pueden incluir codificadores y módulos hápticos, lo que permite una navegación de precisión y una respuesta de fuerza para el uso de manipuladores o el contacto con obstáculos.

Interfaces de tableta

Los controladores de tableta incorporan pantallas gráficas y táctiles que permiten a los operarios ver datos de telemetría, vídeo y navegación. Suelen combinarse con joysticks auxiliares o módulos conectados por USB y se utilizan en despliegues ligeros o móviles.

Controladores de supervisión

Para los ROV equipados con pilotos automáticos marinos y autonomía a bordo, estos controladores permiten a los operadores supervisar funciones automatizadas como el mantenimiento de la profundidad o la navegación por puntos de referencia. La interfaz suele incluir opciones de control manual mediante joystick o botoneras.

Integración con estaciones de control de superficie

Las estaciones de control son sistemas centralizados para gestionar operaciones complejas con ROV. Instaladas a bordo de buques o en instalaciones en tierra, incluyen supervisión por vídeo, sistemas de navegación y múltiples dispositivos de entrada. Aunque las estaciones de control y los controladores de ROV son sistemas distintos, muchos controladores de ROV, como los joysticks y las unidades de supervisión, están diseñados para conectarse directamente a las estaciones de control, formando un entorno de control unificado.

Esta integración permite:

• Capacidades de entrada ampliadas: La conexión de controladores de mano o joysticks a estaciones amplía la funcionalidad con pantallas o sensores adicionales.
• Control compartido: Las estaciones admiten configuraciones multiusuario, lo que permite a un operador pilotar el vehículo mientras otro gestiona las cargas útiles.
• Mayor conocimiento de la situación: Los despliegues basados en estaciones proporcionan acceso a superposiciones ambientales, vistas de sonar y diagnósticos del sistema.
• Los controladores utilizados junto con las estaciones de control a menudo sirven como una capa de interfaz manual dentro de un sistema de mando digital más amplio.

Pilotos automáticos marinos y su papel en el control de ROVs

Pilotos automáticos marinos de Dynautics

Los sistemas de piloto automático automatizan las tareas básicas de navegación en los ROV, reduciendo la carga de trabajo de los operadores humanos y permitiendo una mayor concentración en las actividades específicas de la misión. Entre sus principales funciones se incluyen:

• Mantenimiento de la posición: Mantenimiento de una profundidad y posición fijas mediante propulsores y entradas de navegación integradas.
• Seguimiento de trayectorias: Guiar el ROV a lo largo de un conjunto de waypoints o pistas de exploración.
• Operación supervisada: Permitir a los operadores supervisar el comportamiento autónomo e intervenir cuando sea necesario.

Algunos ROV equipados con piloto automático admiten el control de anulación, en el que un controlador externo (normalmente un joystick o una unidad portátil) puede tomar el control instantáneamente en respuesta a terrenos inesperados, detección de objetos o necesidades específicas de la tarea.

Los pilotos automáticos son especialmente útiles en misiones repetitivas o de larga duración, como:

• Reconocimientos de rutas de oleoductos y cables
• Transectos medioambientales
• Cartografía de alta resolución del fondo marino

Aunque los pilotos automáticos pueden gestionar la trayectoria de los vehículos, los controladores manuales siguen siendo fundamentales para el uso de manipuladores, la navegación de obstáculos y las operaciones de recuperación.

Comparación de los métodos de control de ROV

Características técnicas y funciones de los componentes

Los controladores de ROV suelen incluir una combinación de los siguientes elementos:

• Joysticks analógicos: Para un control suave y continuo del propulsor
• Joysticks digitales: Para comandos direccionales predefinidos
• Potenciómetros y codificadores: Permiten la asignación variable de entradas y retroalimentación en tiempo real
• Disparadores y botones: Utilizados para el despliegue de herramientas, el control de luces o la activación de cámaras
• Interfaces USB: Permiten la integración con tabletas o plataformas de control modulares
• Transmisores inalámbricos: Permiten opciones de despliegue sin ataduras
• Carcasas estancas: Protegen los componentes electrónicos en condiciones húmedas o corrosivas
• Cables de amarre: Suministran energía y señales de comunicación entre el controlador y el ROV

Funciones de navegación y posicionamiento del ROV

Los controladores también permiten interactuar con los sistemas de navegación y posicionamiento de los ROV:

• Posicionamiento ROV: Se integra con sistemas de posicionamiento USBL o DVL para ajustar la ubicación del vehículo en tiempo real
• Navegación ROV: Permite a los operadores realizar cambios de rumbo basados en datos de sensores, señales visuales o superposiciones de misión.

Los operadores a menudo dependen de la información visual del sonar y el vídeo, ajustando las entradas de control para seguir el terreno o evitarlo en entornos abarrotados.

Control de la carga útil y del sistema a través de la interfaz del controlador

Los controladores de ROV modernos permiten a los operadores gestionar sistemas y cargas útiles adicionales, como:

• Agarradores y manipuladores ROV: Brazos de control para recoger objetos o interactuar con estructuras.
• Luces del ROV: Ajuste de la intensidad y el ángulo
• Cámaras ROV: Ajuste el ángulo o el zoom
• Herramientas de muestreo: Activar jeringas, sacatestigos o muestreadores de agua
• Módulos de misión: Activación de sensores ambientales o registradores de datos autónomos
• Módulos de retroalimentación: Proporcionan respuestas táctiles para detectar la tensión del manipulador o el riesgo de colisión del vehículo.

Ergonomía y consideraciones relativas al operador

Los factores humanos son esenciales en el diseño de los controladores, especialmente durante misiones largas o complejas:

• Ergonomía de agarre: Reduce la fatiga y permite un control preciso
• Diseños personalizables: Permiten a los operadores configurar la asignación de entradas a su flujo de trabajo
• Sensibilidad ajustable: Permite un ajuste más fino o más grueso de la entrada en función de la tarea
• Indicadores de estado: LED o información en pantalla para la confirmación de comandos

Estos principios de diseño garantizan que los operadores mantengan el rendimiento y el conocimiento de la situación durante los despliegues submarinos prolongados.

Futuros avances en las interfaces de control de ROV

Las nuevas tecnologías están cambiando la forma de diseñar y utilizar los controladores de los ROV:

• Funcionamiento multivehículo: Controladores capaces de alternar entre varios ROV o coordinar enjambres.
• Interfaces mejoradas con IA: Sugerir acciones o ajustar la capacidad de respuesta en función de la fase de la misión.
• Ampliación de la retroalimentación háptica: Mejora de la inmersión táctil para manipulaciones delicadas
• Control remoto a través de redes: Uso de comunicaciones por satélite (SATCOM) o enlaces de fibra para manejar los ROV desde lugares distantes.
• Sistemas de control modular: Permiten a los usuarios ensamblar interfaces a partir de componentes intercambiables.

A medida que las operaciones submarinas se vuelvan más complejas y ricas en datos, las interfaces de los controladores seguirán evolucionando hacia sistemas más adaptables, integrados e inteligentes.