. Blacksburg, Virginia, - Una flota de vehículos submarinos en miniatura desarrollado por Virginia Tech investigador Dan Stilwell permitirá a los científicos para recopilar datos ambientales de la costa de Virginia y en la Bahía de Chesapeake.
Stilwell, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática, ha recibido 400.000 dólares Facultad Programa de Desarrollo de Carrera Temprana (CARRERA) Premio de la Fundación Nacional de Ciencia (NSF) y un premio de $ 300.000 Programa Joven Investigador de la Oficina de Investigación Naval (ONR) para apoyar su investigación.
El objetivo de Stilwell es triple: para desarrollar un bajo costo miniatura vehículo submarino autónomo (AUV), para desarrollar una teoría matemática que describe cómo los valores unitarios medios pueden cooperar, y para desplegar una flota de vehículos que se pueden recopilar datos ambientales que de otra manera sería imposible recoger.
"Uno de nuestros sitios de campo es Hog Island Bay en la costa de Virginia. Esta bahía sirve como una barrera natural para los contaminantes de origen humano ", dijo Stilwell.
Separado del océano Atlántico por las islas de barrera, Hog Island Bay es el sitio de un largo plazo estudio ecológico NSF. Sin embargo, los investigadores no han sido capaces de recopilar cierta información crítica acerca de la salud de la bahía. Esos datos - incluyendo oxígeno disuelto, que se utiliza para estimar el metabolismo de las plantas y los organismos que viven en la bahía - ha sido difícil de lograr con los métodos tradicionales de recolección.
"La dificultad es que los cambios en el oxígeno disuelto se deben medir en períodos de una a dos horas y en toda la bahía", explicó Stilwell. Esto requerirá varios vehículos autónomos que trabajan cooperativamente - un vehículo por sí solo no puede cubrir la bahía con la suficiente rapidez para recoger una muestra científicamente válida.
La investigación de Stilwell, tanto para la NSF y ONR está dirigido a la creación de los primeros vehículos autónomos submarinos en miniatura que puedan funcionar efectivamente como un grupo. "La cooperación entre los vehículos autónomos es el uno de los principales avances de mis alumnos de postgrado y yo estamos llevando a cabo", dijo.
Proyecto ONR de Stilwell complementará su trabajo para la NSF. En los sitios de campo adicionales en el río York y la Bahía de Chesapeake, Stilwell planea desarrollar la capacidad de tomar las mediciones tridimensionales de parámetros que varían con el tiempo.
"Las aplicaciones para esta tecnología incluyen la localización rápida y el seguimiento de los contaminantes químicos en el agua. El uso de una flota de vehículos autónomos submarinos, seríamos capaces de trazar rápidamente una nube química, el seguimiento de su progreso en tiempo real, y rápidamente localizar su fuente ", dijo Stilwell.
Uno de los temas importantes de la investigación será desarrollar los algoritmos que permiten a una flota de vehículos autónomos submarinos para encontrar de forma cooperativa y el seguimiento de un penacho en tiempo real.
Los de dos pies de largo AUVs cilíndricos en construcción en los sistemas y controles de laboratorio Autónoma en Virginia Tech estarán equipados con sensores para el monitoreo de oxígeno disuelto y otros parámetros ambientales, incluyendo conductividad, salinidad, temperatura y profundidad.
Cuando en la superficie, los valores unitarios medios utilizará el sistema de posicionamiento geográfico (GPS) para una navegación precisa. El AUV también llevará a los sistemas de sonar en miniatura para ayudar con la navegación y transmisores inalámbricos para enviar datos entre sí y para los investigadores en tierra.
Otros valores unitarios medios más grandes están disponibles comercialmente, pero sus requisitos de tamaño, el costo y la infraestructura son prohibitivos para muchas aplicaciones.
"Mediante la producción de vehículos autónomos submarinos que son muy pequeños y cuestan alrededor de $ 2,000 en piezas, nuestros AUV será adecuado para una serie de aplicaciones que no pueden ahora ser tratados con la tecnología actual AUV," Stilwell señaló. "La idea de un AUV miniatura fue propuesto originalmente por Carl Wick, un investigador de la Academia Naval de Estados Unidos. Dr. Wick diseñó el AUV prototipo en miniatura en la que basan en nuestros diseños originales ".
"Si tenemos éxito con estos experimentos en el agua, podemos desarrollar vehículos autónomos que trabajen cooperativamente en tierra o en el aire", dijo Stilwell. En el aire, por ejemplo, los equipos de los vehículos podrían ser diseñados para llevar a cabo de manera más eficiente la vigilancia o seguimiento de plumas de contaminantes. Debido a que estos AUV son tan baratos, que también podría ser utilizado por los militares para buscar y detonar minas submarinas.
Stilwell también está desarrollando un plan de estudios de la robótica para las personas mayores y estudiantes de postgrado de primer año que se hará hincapié en los problemas de ingeniería únicas asociadas con la robótica submarina. "El diseño de un robot submarino requiere un conjunto de habilidades que cruzan las fronteras departamentales tradicionales", señaló Stilwell. "Un plan de estudios que combina elementos de la ingeniería eléctrica, ingeniería oceánica, ciencias de la computación, y otros departamentos no existen en la actualidad."
El año pasado Stilwell y su compañero ganador del premio CARRERA Craig Woolsey del departamento aeroespacial y de ingeniería oceánica de Virginia Tech ayudaron a fundar Equipo Autonomous Underwater Vehicle de la universidad, que diseñar y construir los valores unitarios medios para una competencia nacional.
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