Avec une expérience dans le sous-marin et l’offshore, proposer de nouvelles idées est la norme pour le cabinet de conseil en ingénierie basé au Royaume-Uni STL (Submarine Technology Limited), écrit Elaine Maslin.

Les dernières années n’ont pas été différentes. La société s’est concentrée sur la robotique embarquée, y compris les bras robotiques. Ce ne sont pas n’importe quels bras robotiques – ce sont des systèmes à compensation de mouvement pour déployer/récupérer des personnes et des robots vers et depuis des objets fixes ou mobiles.

Il peut s’agir de techniciens éoliens d’une éolienne offshore ou d’un véhicule sous-marin autonome (AUV) dans et hors de l’eau, le tout avec un système à bras unique à partir d’un navire.

En fait, STL a développé deux systèmes différents, un pour déplacer des personnes jusqu’à 20 m au-dessus de la surface de la mer et un autre, un système articulé, pour le lancement et la récupération de véhicules télécommandés (ROV) et AUV, à l’aide d’un système de télédétection.

Fechs Fechs, responsable du projet et du développement commercial chez STL, a expliqué les deux systèmes lors du séminaire conjoint de la Society of Underwater Technology (SUT), de l’IMCA et de la Hydrographic Society Scotland à Aberdeen à la mi-novembre.

Un objectif clé a été d’améliorer la sécurité et la capacité d’accéder aux structures offshore, initialement des structures fixes, à partir de navires, y compris ceux relativement plus petits que les navires actuels basés sur un système de passerelle, dit-il. Mais un autre objectif est de donner aux futurs navires de surface sans équipage (USV) plus de capacités.

C’est un défi que STL a relevé depuis le début des années 2010, lorsque le besoin de meilleurs systèmes d’accès est devenu un problème, pour l’éolien offshore, mais aussi pour les installations pétrolières et gazières normalement sans surveillance. Alors que d’autres ont maintenant commercialisé des systèmes de passerelles, STL a développé la «stabilisation de l’espace» et la «stabilisation synchrone». Son premier concept, Neptune, a démarré en 2012, grâce à un financement gouvernemental de la R&D.

Le Neptune est un bras articulé en deux parties qui a été conçu pour pouvoir transporter 3-4 personnes ou 1 000 tonnes de matériel jusqu’à une hauteur de 20 m au-dessus de la surface de la mer et 20 m de portée, avec une précision de maintien à poste de +-10 cm .

Il pèse 12 tonnes et a une empreinte de fondation de 2,5 mx 3 m, et est basé sur une structure en treillis d’acier,

« Pour la légèreté et la rigidité, car ils doivent être montés sur des navires relativement petits, mais atteindre jusqu’à 20 m de haut et être déplacés relativement rapidement », explique Fechs, permettant au système d’être installé sur un catamaran de 36 m ou un monocoque de 54 m de long. .Neptune de STL lors d’essais à terre. Photo du STL.

Tous les joints, la couronne d’orientation et la base du cardan sont déplacés avec des vérins hydrauliques ou des moteurs (le HPU ne fait pas partie du 12 tonnes), en raison du besoin de vitesse et de précision, à l’aide d’un système de contrôle informatique – logiciel et matériel au cœur du système – qui prend en compte les six degrés de mouvement du navire (via une IMU et un GNSS), y compris jusqu’à 3 m de hauteur de vague significative. Le système Neptune utilise des réseaux CAN doubles à haut débit pour un transfert de données rapide entre les capteurs, les contrôleurs et les actionneurs. Cela permet une compensation complète du mouvement et une précision de maintien en position.

La société a développé un prototype à grande échelle, testé pour la première fois à terre en 2017, à la fois sur un simulateur de mouvement de navire à six degrés de liberté que STL possède et sur terre dans les installations de recherche de STL à Cowes sur l’île de Wight, en utilisant de vraies données de mouvement de navire. comme entrée. Fechs indique qu’un essai sur navire de ce système était prévu avant la fin de 2022.

Après avoir développé Neptune, STL a décidé de pousser le concept plus loin. Pourquoi pas un bras articulé multi-axes avec plus d’intelligence, afin que les USV puissent faire plus, comme les transferts d’équipement, les relevés et les opérations d’inspection ou de lancement et de récupération, d’un objet en mouvement, c’est-à-dire un navire ou un USV, à un autre objet en mouvement ?

Il s’agit de la stabilisation synchrone sur laquelle l’entreprise travaille, ou de sa plate-forme stabilisée synchronisée autonome (ASSP), qui a bénéficié du Fonds européen de développement régional par le biais du programme Marine-I à Cornwall, où l’entreprise a une autre base. Il ajoute une vision artificielle pour synchroniser le mouvement de la charge utile avec la cible en mouvement, de sorte que, quel que soit le mouvement subi par le bras articulé, l’extrémité du bras n’a aucun mouvement résiduel par rapport à l’objet en mouvement (flottant) avec lequel il se synchronise.

Cela pourrait être utilisé à partir des navires pour le lancement et la récupération des ROV et des AUV, explique Fechs. En utilisant un système de télédétection (RSS), développé par STL, et une vision artificielle pour détecter les robots dans l’eau, le bras, d’un navire hôte, pourrait être utilisé pour les sortir de l’eau, bien que cela nécessiterait l’ajout d’un système de verrouillage. aux véhicules, dit-il.

Un élément essentiel de ce système est un «système de télédétection» (RSS), que STL a obtenu un financement supplémentaire de Marine-I pour développer. Le RSS ajoute la vision artificielle au système de contrôle robotique, permettant de suivre le mouvement des objets d’intérêt par rapport à une donnée connue. Ceci est introduit dans le système de contrôle afin que le bras puisse se synchroniser avec l’objet, tel qu’un AUV, un ROV, un autre navire ou une éolienne flottante, explique STL.

Le système a été initialement testé en 2020 à l’aide d’un simulateur de mouvement de navire et d’un banc d’essai de cible mobile, et depuis lors, il y a eu une démonstration au laboratoire COAST de l’Université de Plymouth, qui a des tests dans l’eau permettant des tests de modèles physiques avec des vagues combinées, les courants et le vent.

Il s’agissait d’un prototype de recherche avec un bras articulé en trois parties. Il était limité à une charge utile de 100 kg, ce qui permettrait le déploiement d’un ROV Falcon ou d’un AUV Gavia, explique Fechs. « Mais il serait appliqué à n’importe quel bras de grue robotique », explique Fechs. « Cela pourrait permettre le transfert de navire à navire. La géométrie peut être adaptée à toutes les applications et objets lourds. C’est-à-dire que la technologie peut également être appliquée à un système plus grand tel que Neptune, dit STL.

Il reste encore du travail à faire. La vision artificielle pour la télédétection devra être à un point où une robustesse et une fiabilité adéquates en mer seront démontrées.