Automatización del sistema de control de una embarcación autónoma sin tripulación

Abstract

[ES] Los buques autónomos prometen revolucionar el mundo de la navegación. En los últimos 5 años, el desarrollo de esta tecnología ha estado en auge. Sin embargo, todavía queda mucho camino por recorrer. Por este motivo, este trabajo de final de grado ha consistido en el diseño y construcción del sistema de sensorización y control de una embarcación autónoma, capaz de atracar y desatracar sin intervención humana. Para lograr este objetivo, en primer lugar se ha estudiado la bibliografía existente relacionada con la navegación y el atraque autónomo con tal de obtener una perspectiva global del estado de esta tecnología. En base a las experiencias estudiadas, se ha diseñado un sistema de control y sensorización (formado por un sensor LIDAR 2D, 6 sensores de ultrasonido y una IMU con compás magnético) capaz de detectar obstáculos y orientar y llevar al buque a la posición de atraque respecto al muelle. El sistema a su vez ha contado con tres propulsores, uno transversal en proa y otros dos de popa. Todo el proyecto se ha programado e implementado en un microcontrolador open source Arduino, concretamente en el ATMega2560. Por último, se han llevado a cabo una serie de experimentos reales en puerto para probar el funcionamiento del sistema. Además de los experimentos recogidos en este trabajo, la plataforma construida servirá para futuros desarrollos.

[EN] Autonomous vessels promise to revolutionise the world of shipping. In the last 5 years, the development of this technology has been booming. However, there is still a long way to go. For this reason, this final degree project has consisted of the design and construction of the sensorisation and control system of an autonomous vessel, capable of docking and undocking without human intervention. To achieve this objective, first of all, the existing bibliography related to autonomous navigation and docking has been studied in order to obtain a global perspective of the state of this technology. Based on the experiences studied, a control and sensing system has been designed (consisting of a 2D LIDAR sensor, 6 ultrasound sensors and an IMU with magnetic compass) capable of detecting obstacles and orienting and guiding the vessel to the berthing position with respect to the quay. The system has also been equipped with three thrusters, one transverse at the bow and two at the stern. The entire project has been programmed and implemented in an open source Arduino microcontroller, specifically in the ATMega2560. Finally, a series of real experiments have been carried out in port to test the operation of the system. In addition to the experiments collected in this work, the platform built will be used for future developments.