Veicoli telecomandati (ROV) per l'esplorazione subacquea e le scienze marine

Dalle acque costiere poco profonde alle fosse oceaniche, i ROV consentono operazioni subacquee in tempo reale senza mettere a rischio i subacquei umani. La loro modularità consente varie configurazioni, supportando qualsiasi attività, dall’archeologia marina e il campionamento dei sedimenti allo smaltimento di ordigni esplosivi (EOD) e all’ispezione delle infrastrutture sottomarine. Comprendere la struttura, il funzionamento e le classificazioni dei ROV, soprattutto in contrapposizione agli AUV, fornisce informazioni fondamentali sul loro ruolo crescente nella scienza e nella tecnologia marina.

Che cos’è un ROV?

Veicolo subacqueo telecomandato Defender di VideoRay

Un veicolo telecomandato (ROV) è un robot subacqueo collegato tramite cavo utilizzato principalmente per l’esplorazione oceanica, l’ispezione, la manutenzione e la raccolta di dati.

A differenza dei veicoli subacquei autonomi (AUV), che operano in modo indipendente, i ROV sono controllati dalla superficie tramite un cavo ombelicale o un cavo in fibra ottica che fornisce alimentazione e trasmette i dati tra l’operatore e il veicolo.

Gli ROV sono spesso dotati di telecamere ad alta definizione, sistemi sonar, bracci manipolatori, strumenti di campionamento e sensori specializzati per il monitoraggio dell’integrità strutturale, la valutazione della qualità dell’acqua, la sorveglianza subacquea e la ricerca in biologia marina. A seconda dei requisiti della missione, un sistema ROV può essere integrato con sistemi Advanced Navigation, comunicazione e controllo che consentono manovre precise e l’acquisizione di dati in tempo reale.

Confronto: ROV vs AUV

Sia i ROV che gli AUV rientrano nella categoria più ampia dei veicoli subacquei senza equipaggio (UUV), ma differiscono in modo significativo per funzionamento, scopo e design.

Gli ROV sono collegati e controllati attivamente in tempo reale da operatori di superficie, consentendo attività interattive come saldature subacquee, operazioni di salvataggio o ispezioni dello scafo delle navi. Il cavo consente missioni di lunga durata e la trasmissione continua dei dati, ma limita la portata e richiede il supporto di imbarcazioni di superficie.

Gli AUV, al contrario, non sono collegati e funzionano in modo autonomo sulla base di istruzioni preprogrammate. Sono più adatti per indagini su aree estese come la mappatura dei fondali marini, la ricerca di mine e le valutazioni di impatto ambientale. La loro indipendenza consente loro di accedere a spazi più ristretti e di coprire grandi distanze, ma non possono svolgere attività interattive né adattarsi rapidamente a ostacoli imprevisti.

Molte operazioni ora utilizzano entrambi i sistemi in modo complementare, gli ROV per l’intervento e l’osservazione dettagliata e gli AUV per la raccolta di dati su vaste aree.

Classi di ROV

Gli ROV sono generalmente classificati in base alle dimensioni, alle capacità e al tipo di missione. Le due classificazioni principali sono quelle di ispezione e di lavoro, con ulteriori distinzioni in piattaforme micro, per lavori leggeri e speciali.

ROV di classe ispezione

Questi sistemi piccoli e leggeri sono progettati per l’ispezione visiva, il monitoraggio e l’utilizzo di sensori di base. Spesso utilizzati nella scienza marina, nell’archeologia subacquea e nell’ispezione delle infrastrutture, i ROV di classe ispezione sono generalmente dotati di telecamere, sonar e capacità di manipolazione limitate. La loro portabilità e convenienza li rendono ideali per università, istituti di ricerca e agenzie di monitoraggio ambientale.

Veicolo telecomandato PIVOT di Deep Trekker

ROV di classe Work

I ROV di classe Work sono notevolmente più grandi e potenti, spesso dotati di bracci manipolatori doppi, propulsione per impieghi gravosi e un’ampia gamma di sensori e strumenti. Utilizzati nell’estrazione offshore di petrolio e gas, nelle costruzioni sottomarine e nelle operazioni navali, possono svolgere compiti quali taglio, saldatura, supporto al dragaggio e contromisure antimine. Questi ROV operano a profondità estreme e richiedono robusti sistemi di controllo di superficie e navi di posizionamento dinamico.

Micro e mini ROV

A volte denominati ROV portatili o “box frame”, i sistemi di classe micro sono compatti e altamente manovrabili, ideali per applicazioni in acque poco profonde e per un rapido dispiegamento. Sebbene limitati in termini di carico utile e profondità nominale, i progressi nella potenza delle batterie e nella tecnologia delle telecamere hanno ampliato la loro utilità in settori quali il monitoraggio delle barriere coralline e l’ispezione della sicurezza portuale.

ROV speciali e cingolati

I ROV cingolati sono progettati per muoversi lungo il fondale marino o le strutture sottomarine. Spesso dotati di cingoli anziché ruote, vengono utilizzati per l’ispezione di condutture, il rilevamento dei fondali marini e attività che richiedono stabilità su terreni irregolari. I veicoli subacquei residenti, una recente innovazione, rimangono dispiegati in profondità e possono essere attivati a distanza quando necessario, eliminando la necessità di dispiegamento in superficie ad ogni missione.

Componenti e tecnologia dei ROV

Un sistema ROV è costituito da più componenti integrati:

• Corpo o pattino del ROV (telaio del veicolo, propulsione, moduli di galleggiabilità)
• Sistema di controllo ROV (stazione di superficie, joystick portatile, interfacce monitor)
• Cavo ombelicale (trasmette alimentazione, dati e comandi di controllo)
• Sensori e strumentazione (inclusi sonar, log di velocità Doppler, navigazione inerziale e sensori di pressione)
• Telecamere e luci (sistemi di imaging ottico ad alta definizione e in condizioni di scarsa illuminazione)
• Bracci manipolatori (per afferrare, tagliare, campionare)
• Interfaccia software (navigazione, telemetria e pianificazione della missione)

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I ROV alimentati a batteria sono sempre più comuni nelle piattaforme micro e mini, mentre le operazioni ad alta potenza continuano a fare affidamento su fonti di energia di superficie. I sistemi modulari consentono una flessibilità del carico utile a seconda dell’ambito operativo, dalla ricerca scientifica all’ingegneria offshore.

Applicazioni principali



Boxfish LUNA ROV di Boxfish Robotics

I ROV vengono impiegati in un’ampia gamma di settori marini, dove la loro capacità di operare in ambienti sottomarini remoti, pericolosi o sensibili offre un valore fondamentale. La loro flessibilità, l’integrazione dei sensori e le capacità manipolative li rendono essenziali per le moderne operazioni marine. Di seguito sono riportati i settori principali in cui i ROV svolgono un ruolo chiave:

Monitoraggio ambientale

I ROV supportano le valutazioni di impatto ambientale, il campionamento dei sedimenti e il monitoraggio della qualità dell’acqua in ambienti costieri, di acque profonde e estuariali. Tracciano gli inquinanti, analizzano la dispersione dei sedimenti causata dalle correnti e monitorano i cambiamenti negli ecosistemi marini nel tempo. Le telecamere e i sensori montati sui ROV consentono di studiare lo stato di salute delle barriere coralline, la densità delle praterie marine e le tendenze della biodiversità senza disturbare l’habitat. Questi dati sono fondamentali per gli studi sul clima, le iniziative di conservazione e la gestione delle aree marine protette (MPA).

Petrolio e gas

Il settore energetico offshore fa ampio ricorso ai ROV per l’ispezione, la manutenzione e la riparazione (IMR) subacquea di condotte sottomarine, riser e infrastrutture di produzione. I ROV di classe lavorativa vengono utilizzati abitualmente per attività quali bullonatura, taglio e pulizia, spesso in combinazione con immagini sonar in tempo reale e prove non distruttive (NDT). Il loro ruolo è fondamentale per garantire l’integrità strutturale, ridurre i tempi di inattività e migliorare la sicurezza operativa. I ROV sono inoltre fondamentali per le operazioni di smantellamento e i progetti di collegamento sottomarino in ambienti marini profondi e difficili.

Difesa

In ambito militare e di sicurezza, i ROV forniscono strumenti sicuri e precisi per condurre operazioni di contromisure antimine (MCM), smaltimento di ordigni esplosivi subacquei (EOD) e ispezioni di sicurezza portuale. Consentono alle squadre EOD navali di valutare e neutralizzare le minacce senza mettere a rischio la vita dei sommozzatori e sono fondamentali nelle ispezioni degli scafi alla ricerca di contrabbando o manomissioni. Alcuni modelli avanzati integrano funzionalità sonar, raggi X e manipolatori per l’identificazione e il disinnesco a distanza delle mine sottomarine.
Archeologia marina
I ROV offrono un mezzo non invasivo per esplorare relitti, insediamenti sommersi e strutture subacquee di importanza storica. I video ad alta definizione e gli strumenti di fotogrammetria consentono una documentazione dettagliata e la ricostruzione 3D dei siti archeologici, anche a profondità estreme dove i subacquei umani non possono arrivare. La loro capacità di navigare in aree strette o fragili li rende ideali per preservare i reperti e acquisire dati di ricerca fondamentali.

Biologia marina

I ROV facilitano l’esplorazione di habitat biologicamente diversificati e precedentemente inaccessibili, come i condotti idrotermali, le sorgenti fredde e le barriere coralline di acque profonde. Dotati di telecamere ad alta sensibilità e sensori di bio-registrazione, consentono ai ricercatori di osservare il comportamento delle specie in situ, documentare organismi precedentemente sconosciuti e raccogliere campioni biologici per analisi genetiche e chimiche. I ROV supportano anche la ricerca ecologica a lungo termine attraverso l’installazione e la manutenzione di osservatori sottomarini.

Oceanografia

Nella ricerca oceanografica, i ROV sono fondamentali per l’installazione di strumenti scientifici e il recupero di pacchetti di sensori a lungo termine dal fondo marino. Supportano il monitoraggio della corrente, della temperatura e della salinità e le operazioni di rilevamento chimico. La loro manovrabilità consente loro di posizionare gli strumenti in luoghi precisi, come vicino alle bocche sottomarine o nelle zone di faglia, e di assistere nella mappatura del fondo marino con sistemi sonar multibeam. Ciò è essenziale per comprendere la circolazione oceanica, le interazioni climatiche e i processi geologici.

Ispezioni commerciali

Nelle operazioni marittime commerciali, i ROV ispezionano gli scafi delle navi, le eliche, i propulsori e l’interno delle cisterne di zavorra. Supportano le ispezioni delle società di classificazione e la pianificazione della manutenzione senza bisogno di mettere la nave in bacino di carenaggio, riducendo significativamente i tempi di fermo e i costi. Nel settore delle energie rinnovabili, i ROV ispezionano e mantengono le fondazioni delle turbine eoliche offshore, i cavi sottomarini e i sistemi di ormeggio, spesso in condizioni meteorologiche o di corrente difficili.

Ricerca scientifica

In tutte le discipline scientifiche, i ROV consentono il campionamento di precisione e l’acquisizione di dati in tempo reale a profondità irraggiungibili dai subacquei umani o troppo dinamiche per gli strumenti fissi. Le attività includono carotaggi geologici, profilatura dei sedimenti e campionamento chimico dei pennacchi sottomarini. Gli scienziati possono azionare i ROV a distanza durante le missioni in tempo reale, consentendo un’esplorazione adattiva basata sui risultati preliminari. Il loro contributo è fondamentale per le scoperte nell’esplorazione delle profondità marine, nelle scienze della terra e nelle dinamiche degli ecosistemi.
Panorama di mercato e produttori
Il mercato dei ROV continua ad espandersi, con innovazioni nei sistemi di controllo, nella navigazione potenziata dall’intelligenza artificiale e nel design modulare compatto. Tra i principali produttori di ROV figurano aziende specializzate sia in sistemi di grandi dimensioni per uso professionale che in micro piattaforme agili. La domanda di ROV personalizzabili e versatili è particolarmente forte nelle applicazioni ambientali e scientifiche, dove la flessibilità, la portabilità e la fedeltà dei dati sono fondamentali.

Le tendenze emergenti includono:

• Controllo ROV assistito dall’intelligenza artificiale per manovre semi-autonome
• Gestione migliorata dei cavi e comunicazione in fibra ottica
• Maggiori profondità nominali e sistemi ibridi ROV/AUV
• ROV compatti per missioni di dispiegamento rapido e rilevamento remoto

Anche i servizi di noleggio ROV e i modelli di leasing stanno guadagnando terreno, in particolare per progetti offshore a breve termine e ricerche accademiche.