Arquitectura para teleoperación inalámbrica con realimentación visual de ROVs basados en ArduSub

Abstract

ResumenEn este trabajo se presenta la adaptación de la arquitectura de un BlueROV para habilitar la teleoperación inalámbrica sobre un canal que, por naturaleza, dispondrá de un ancho de banda muy limitado. Para ello se propone la aplicación de un protocolo cross-layer fuera de la pila TCP/IP. El sistema de teleoperación integra el algoritmo de compresión de imagen progresivo DEBT (Depth Embedded Block Tree) para habilitar la realimentación visual y utiliza el simulador UWSim como extensión de realidad virtual del HRI (Human-Robot-Interface).Palabras clave: Robótica Submarina, Comunicación Inlámbrica, Sonar, Radio Frecuencia, Protocolos Red, Compresión de imagen, Control Supervisado 1 Introducción La realización de actividades en entornos submarinos a cierta profundidad suele conllevar un riesgo y unos costes considerables. Cada vez es más frecuente el uso de robots para la realización de tareas relacionadas con la arqueología y ciencias marinas, así como en el mantenimiento de plataformas petrolíferas o en la indústria del gas, porque permite reducir el riesgo y los costes. Las tareas desempeñadas por robots en entornos subacuáticos son cada vez más complejas. La realización de algunas de ellas requiere del trabajo cooperativo de varios robots. Es necesario que todos los robots que colaboran en una misma tarea tengan la capacidad de comunicarse, sin necesidad de cables que puedan restringir aún más su capacidad de operación. Es por este motivo que en loś ultimos años ha habido un interés creciente en el desarrollo de comunicaciones inalámbricas en entornos submarinos. Este tipo de comunicaciones es especialmente importante en tareas donde se necesitan equipos de robots y sensores realizando tareas de forma cooperativa.La solución más habitual en comunicación inalámbrica submarina se basa en señales acústicas, que permiten conectar dispositivos sep-arados a varios kilómetros de distancia. El inconveniente de esta comunicación es su sensibilidad al ruido acústico, lo que restringe el rango de frecuencias acústicas a unos pocos kHz. El bajo ancho de banda y el elevado retardo (≈ 0.6 ms/m) dificulta la implementación de enlaces full-duplex con esta tecnología. Además, la comunicación acústica es sensible a los problemas de camino-múltiple en las proximidades de objetos sólidos. A pesar de todo ello se ha podido demostrar la transmisión de video en un entorno submarino empleando un canal acústico [6].En los casos en que no es viable el uso de señales acústicas también es posible la comunicación mediante VLC (Visible Light Communication) [2]. La técnica VLC proporciona un mayor ancho de banda que las señales acústicas, pero su alcance es limitado, delórden de metros, debido a la atenuación de la luz visible en el agua. Es una buena solución en aguas claras pero su rendimiento se ve muy afectado en aguas turbias o en función de las condiciones de iluminación. Otra alternativa es la comunicación basada en radiofrecuencia (RF) [1]. La comunicación RF no se ve afectada por la turbidez del agua ni por las variaciones de il...