Avanzamenti nella Robotica per l'Acquacoltura: Sfide e Innovazioni

La robotica nell'acquacoltura è un campo in crescita che si concentra sull'uso dei robot per aiutare nell'allevamento dei pesci. Questi robot possono svolgere vari compiti per rendere il lavoro nei pesci più facile ed efficiente. Tuttavia, ci sono sfide uniche in quest'area che necessitano di ricerca e sviluppo. Un aspetto principale di questa tecnologia è la guida, la navigazione e il controllo di questi robot, che sono essenziali per il loro successo nell'industria.

#Il Ruolo dei Robot Subacquei

I robot subacquei possono essere molto utili nelle fattorie ittiche. Possono ispezionare l'ambiente all'interno delle reti in cui vengono tenuti i pesci. Lavorare dentro queste reti può essere complicato. Gli operatori, chiamati piloti, devono manovrare il robot con attenzione mentre controllano le condizioni sott'acqua. A volte, i compiti possono scontrarsi. Il pilota deve muoversi velocemente ma in sicurezza, controllando eventuali problemi.

Attualmente, molti veicoli operati a distanza (ROV) hanno funzioni automatiche limitate che aiutano solo a controllare la profondità e l'orientamento. Funzionalità più avanzate potrebbero rendere più facile per i piloti gestire il robot durante i compiti. Tuttavia, questi controlli avanzati dipendono da sistemi di navigazione efficaci che possono operare all'interno delle reti.

#Sensori per la Navigazione

Per fare in modo che i robot si muovano efficacemente all'interno delle reti, devono conoscere la loro posizione e le distanze dalle strutture intorno a loro. Ci sono vari sensori che possono essere utilizzati a questo scopo. Alcuni dei sensori comuni includono:

#Doppler Velocity Logger (DVL)

Il DVL è uno strumento che misura quanto velocemente si muove il robot e quanto è alto sopra il fondo marino. Anche se di solito è orientato verso il basso, alcuni metodi nuovi prevedono di puntarlo in avanti. Questa modifica consente al robot di misurare la sua velocità e distanza dalle pareti delle reti, che è cruciale per le ispezioni.

#Ultra Short Baseline (USBL)

L'USBL è spesso paragonato a un sistema GPS subacqueo. È composto da trasmettitori fissi e un traspondente sul robot. Questo setup aiuta a determinare la posizione del robot rispetto al trasmettitore. Nell'acquacoltura, la posizione globale esatta potrebbe non essere fondamentale, ma sapere la posizione del robot rispetto al trasmettitore può comunque essere utile, specialmente durante azioni come il monitoraggio dei pesci.

#Navigazione Basata su Telecamera

Molti robot subacquei sono dotati di telecamere invece di sensori più costosi come DVL e USBL. Questo significa che è necessario un software di elaborazione delle immagini per rendere utile la telecamera per la navigazione. Utilizzando la visione artificiale, il sistema può analizzare le immagini per determinare quanto è lontano il robot dalla rete, la sua orientazione e la sua velocità. Sono state sviluppate molte tecniche di elaborazione delle immagini per aiutare i robot a navigare in modo efficace.

#Navigazione Locale e Globale

Quando si opera all'interno delle reti, è più pratico concentrarsi sulla navigazione locale. L'ambiente subacqueo può cambiare frequentemente a causa del movimento delle reti con diverse condizioni dell'acqua. I sistemi di posizionamento globale, come il GPS, potrebbero non essere così efficaci poiché il robot è confinato in un'area ristretta.

I sistemi di navigazione locali possono sfruttare le strutture rilevate. Comprendendo la distanza del robot dalla rete in tempo reale, si possono pianificare e controllare i movimenti del robot in modo più efficace. Questo rende anche più facile pianificare viaggi subacquei relativi alla rete piuttosto che affidarsi ai sistemi di posizionamento globale.

#Metodi di guida

Una volta che il robot può localizzarsi e navigare, ha bisogno di guida. Un metodo chiamato "seguire la rete" fornisce al robot comandi specifici su quanto stare lontano dalla rete, in quale direzione muoversi e quanto veloce andare. Questo metodo richiede misurazioni precise da sensori come il DVL.

Se il robot deve svolgere compiti non collegati alla struttura della rete, come evitare ostacoli o muoversi verso punti specifici, avrà bisogno di un pianificatore di movimento. Questi pianificatori aiutano il robot a prendere decisioni in tempo reale per garantire sicurezza ed efficienza nei movimenti.

#Funzionalità di Controllo Automatico

La maggior parte dei robot subacquei ha alcune funzioni automatiche, ma queste spesso sono limitate ai controlli di base come profondità e orientamento. Controlli più complessi, come la gestione della velocità e della posizione del robot, sarebbero molto più efficaci negli ambienti acquacolturali.

Il controllo in tempo reale del robot può migliorare le prestazioni durante le ispezioni. Ad esempio, controllare le velocità del robot mentre si muove su e giù sarebbe vantaggioso. La ricerca indica che i controllori avanzati possono funzionare meglio di quelli tradizionali nel controllare i movimenti del robot.

#Sfide Future nella Robotica dell'Acquacoltura

Una delle principali sfide nella robotica dell'acquacoltura è il costo. I sensori DVL e USBL possono essere costosi, rendendoli poco pratici per molti sistemi di robot subacquei a basso costo. Le telecamere, tuttavia, sono più accessibili e spesso già integrate nei robot.

La sfida consiste nello sviluppare sistemi di navigazione basati su telecamera che possano funzionare in tempo reale e in varie condizioni, come la luce che cambia. Se avrà successo, questo potrebbe cambiare notevolmente il modo in cui i robot vengono utilizzati nell'allevamento dei pesci.

Sebbene alcuni metodi siano già stati testati, sono necessari test su larga scala che durino di più. Questi test possono aiutare a sviluppare metodi di guida affidabili che consentano ai robot di operare autonomamente nelle fattorie ittiche.

I metodi di controllo hanno dimostrato di funzionare in diversi studi. Tuttavia, questi di solito mancano di test a lungo termine. Tali test potrebbero rivelare problemi con i metodi attuali. Attualmente, la maggior parte dei robot subacquei viene utilizzata solo per compiti di ispezione. C'è un grande potenziale affinché questi robot possano anche eseguire manutenzione e riparazioni in futuro.

Una sfida nell'aspetto della manutenzione è garantire che il robot possa eseguire il posizionamento dinamico mentre svolge compiti manipolativi, come riparare reti o controllare fori.

#Conclusione

La robotica nell'acquacoltura sta avanzando rapidamente, con un focus sul miglioramento delle tecniche di guida, navigazione e controllo. Questa tecnologia offre grandi promesse per l'allevamento dei pesci, rendendo il processo più efficiente ed efficace. Il documento ha brevemente evidenziato alcune tecnologie per la navigazione, esempi di metodi di guida e ha presentato potenziali sfide future. Man mano che la ricerca continua, è previsto che i robot dell'acquacoltura giochino un ruolo sempre più importante nell'industria.