Docagem subaquática

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DOCAGEM SUBAQUÁTICA: UM ESTUDO COMPARATIVO ENTRE OS 
MÉTODOS DE DOCAGEM PARA DIFERENTES MODELOS DE AUVS. 
 
 
MARCUS Vinícius Leal 
 
Marcusvini178@hotmail.com 
 
Robótica – Roberto Simoni 
 
17/11/2017 
 
 
RESUMO 
 
O presente artigo tem como intuito apresentar os métodos de docagem dos modelos construtivos de 
AUVs mais usuais em aplicações off-shore. O processo de interação entre os componentes estruturais 
de cada modelo de AUV e os componentes do sistema de docagem serão explicados e melhor 
detalhados por meio de algumas imagens. Serão apresentados os testes de docagem realizados por 
renomados institutos e empresas para cada tipo de AUV. Por fim os resultados serão analisados e 
comparados. 
 
Palavras-chaves: docagem, métodos, modelos. 
 
ABSTRACT 
 
The purpose of this paper is to present the docking methods of the most common AUV construction 
models in offshore applications. The process of interaction between the structural components of each 
AUV model and the components of the docking system will be explained and better detailed through 
some images. Finally, we will present the docking tests carried out by renowned institutes and 
enterprises for each type of AUV. Finally, the results will be analyzed and compared.
 
Key-words: docking, methods, models. 
 
 
I INTRODUÇÃO 
 
Após a virada de século, o trabalho do AUV se 
tornou indispensável em estruturas off-shore. 
Sua autonomia, elevado alcance a regiões 
profundas, entre outras características, lhe 
permitiram a atribuição de diversas aplicações, 
tais como transporte, mapeamentos do solo, 
identificação de novas espécimes entre outras 
tarefas. No entanto ainda que sua presença seja 
indispensável, ela ainda gera custos elevados. 
Isto porque para que o AUV recarregue sua 
energia e possa ter seus programas e trajetos 
atualizados, ele necessita emergir à superfície 
e muitas vezes precisa embarcar em um navio 
para que este processo ocorra, demandando 
muito tempo e custos elevados. Quando o 
AUV é atualizado via satélite e recarregado 
pela energia sola, ele ainda corre o risco de 
atingir alguma estrutura próxima à superfície e 
ser danificado. 
 
Uma alternativa para solucionar estes 
problemas descritos anteriormente, é a 
instalação de um sistema de docagem sobre o 
solo do oceano para este veículo subaquático. 
Diversas empresas e instituições vem 
projetando e obtendo resultados positivos na 
instalação e nos testes destes sistemas de 
docagem. 
 
O trabalho a seguir visa explicar os diferentes 
métodos aplicados para diferentes modelos de 
AUVs utilizados por estas empresas e 
instituições, analisá-los e compará-los. Desta 
maneira ficará claro quais as vantagens de se 
utilizar o processo de docagem subaquático. 
Poderemos verificar as semelhanças e as 
diferenças entres os processos de docagem 
para cada modelo de AUV, entender quais são 
as limitações que estes processos ainda 
apresentam e quais medidas devem ser 
tomadas para que o processo evolua. 
 
II AUVs 
 
No geral os AUVs possuem funções similares. 
No entanto alterá-los estruturalmente pode 
garantir melhor performance durante o 
exercício de alguma função. Existem 
basicamente 3 modelos de AUVs, os Cruising 
AUVs, os Hovering AUVs e os Intervention 
AUVs. 
 
O Cruising AUV é aplicado geralmente para 
análises topográficas. Utilizando o sonar, ele é 
capaz de observar uma área mais ampla que os 
outros dois e possui elevada performance 
propulsora. Já o Hovering AUV possui maior 
mobilidade no fundo do oceano e por isso 
consegue adentrar em estruturas de difícil 
acesso com maior facilidade. O Intervention 
AUV, a variação mais recente do AUV 
tradicional, é utilizado para operações sob o 
oceano uma vez que é dotado de um 
manipulador, assim como a classe dos ROVs. 
 
Todos eles são constituídos de equipamentos 
distintos e, portanto, suas características 
dinâmicas e estruturais diferem. Desta forma 
para cada modelo de AUV, é necessário 
elaborar uma metodologia apropriada e um 
sistema de docagem específico, para que este 
robô possa “aterrissar” com sucesso. 
 
III SISTEMA DE DOCAGEM 
 
A) Hovering 
 
O Hovering AUV, é um AUV com elevados 
graus de liberdade que lhe permitem flutuar 
sob as águas na posição desejada e pelo tempo 
desejado. Ele possui a manobrabilidade de um 
ROV combinada com a autonomia de um 
AUV. Graças a estas características ele é o 
modelo de AUV mais adequado para efetuar 
pesquisas detalhadas de área local. 
 
 O Hovering AUV usualmente é empregado 
para identificar a presença de ricos depósitos 
hidrotérmicos. Sendo, portanto, uma das 
maiores ferramentas na economia de países 
que buscam identificar e captar estes recursos 
minerais do fundo do mar. O Japão identificou 
em seus domínios marítimos extensas áreas 
com depósitos hidrotérmicos, e tornou-se um 
dos maiores países a investir neste modelo de 
AUV e na elaboração de seus respectivos 
painéis de docagem (MAKI et al., 2013). 
 
 Docagem 
 
A docagem de um Hovering AUV é composta 
de 2 etapas. A primeira etapa ocorre em longas 
distâncias. O AUV estima sua posição relativa 
através de um método acústico e se aproxima 
da estação. Posteriormente em uma distância 
mais curta, o AUV mede sua posição relativa, 
através do processamento de imagem e efetua 
a docagem na estação. A versatilidade deste 
método é ampla, pois ele pode possuir 
inúmeros LEDs e diversas câmeras. Os pré-
requisitos para este método são: 
 
 O AUV conseguir captar acusticamente 
sua posição relativa à estação uma longa 
distância; 
 Possuir uma câmera frontal; 
 Controlar de forma independente 4 graus 
de liberdade (surge, sway, heave e yaw); 
 Medir sua profundidade, velocidade, taxa 
de inclinação e altitude. 
 
Figura 1: Procedimento de docagem para um Hovering. 
 
Fonte: (MIKI,2013). 
 
 Procedimento 
 
São estabelecidos dois sistemas de 
coordenadas espaciais, uma para o AUV e 
a outra para o sistema de docagem. A 
origem Xs e Ys (coordenadas do painel de 
docagem) é definida como a localização 
das coordenadas do AUV, quando esta 
doca na estação. O processo consiste em 3 
etapas: 
 
1. A uma distância elevada, o AUV se 
posiciona verticalmente e horizontalmente 
baseado no posicionamento acústico e se 
aproxima do “Entry point” exibido na 
figura 1. Após esta etapa um sensor mede 
o ângulo de inclinação em que o Hovering 
AUV se encontra em relação à estação de 
docagem. Se o ângulo for menor que um 
ângulo Ø predeterminado 
experimentalmente, a etapa 2 é abortada, e 
o AUV refaz a etapa 1 até reajustar sua 
posição para uma inclinação permitida para 
entrar no “Entry point”. 
 
2. Uma vez localizado no “Entry Point”, 
agora mais próximo a estação de docagem, 
o AUV passa a se localizar a partir do 
procedimento visual, que possui uma 
resolução muito maior comparada ao 
posicionamento acústico. O AUV busca a 
linha de marcadora que os LEDs geram. Se 
o ângulo que o Hovering AUV faz com 
estas linha é menor que um ângulo α 
predeterminado experimentalmente, ou se 
o tempo que ele demora pra reconhecer os 
LEDs for menor que um tempo 𝑡1 
predeterminado, o AUV não vai para a 
terceira e última etapa, e precisa reajustar 
sua posição para que possa entrar no “Land 
point” ou ponto de aterrissagem. 
 
3. Posicionado agora no ponto de 
aterrissagem, o AUV se posiciona e se 
locomove através de seu peso. Para que ele 
possa finalmente entrar na estação de 
docagem, ele deve estar em uma altura 
maior que aaltura ℎ𝑚í𝑛 exigida e menor 
que uma altura ℎ𝑚á𝑥 requerida. Além disso 
ele deve estar ajustado entre esses limites 
de altitude em determinado período de 
tempo 𝑡2. Caso alguns destes requisitos não 
seja cumprido ele não “estaciona” e deve 
refazer a etapa. 
 
A interação entre a câmera e o sensor 
funciona da seguinte forma. São 
posicionados na estação de docagem 4 
LEDs. Cada um deles localiza-se a uma 
mesma distância dos outros. A câmera do 
AUV ao visualizar estes LEDs consegue 
identificar a distância, a inclinação, a 
profundidade e o ângulo de rotação entre o 
AUV e os LEDs. E a partir destas 
propriedades o AUV consegue efetuar sua 
docagem com precisão. Quanto maior for a 
intensidade de um LED, o alcance para que 
o AUV o localize se torna maior, no 
entanto, a resolução diminui. Desta forma 
é necessário estabelecer no projeto qual a 
distância ideal para localizar o AUV e qual 
a resolução será necessária para que este se 
posicione adequadamente. 
 
 Composição do Hovering AUV 
 
A equipe do Instituto Industrial de Tóquio 
e da Universidade de Tóquio utilizaram o 
AUV tri-TON para os testes de docagem. 
Este robô é composto por: 
 
i. 3 vasos de pressão de alumínio; 
ii. Propulsores: 2 de elevação, 2 de 
profundidade e 1 de inclinação 
garantindo 4 graus de liberdade; 
iii. ALOC (Dispositivo de 
comunicação e localização 
acústica) ; 
iv. DVL (Dispositivo medidor de 
velocidade pelo efeito Doppler); 
v. Sensores: De altitude e 
profundidade; 
vi. 2 câmeras: Traseira e frontal; 
vii. FOG (Giroscópio de fibra ótica). 
 
Segue abaixo uma imagem descritiva que 
melhor demonstra a estrutura deste Hovering 
AUV. 
 
Figura 2: Estrutura de um Hovering AUV 
 
 Fonte: (Adaptado de MIKI,2013). 
 Estrutura da Estação de Docagem 
 
A estação de docagem é composta por: 
 
 Suporte de ancoragem; 
 Bateria; 
 Computador (processador) para 
atualização de software; 
 5 LEDs, sendo o LED da cor vermelha 
o de maior intensidade e os demais de 
igual intensidade; 
 
A figura abaixo exemplifica melhor esta 
estrutura: 
 
Figura 3: Estrutura da estação de docagem 
elaborada especificamente para um Hovering 
 
 Fonte: (Adaptado de MIKI,2013). 
 
 Interação entre o AUV e o Painel de 
Docagem na interface Tanque 
 
Para realização de testes no AUV Tri-
TON, foi utilizado um tanque de 50 metros 
de comprimento, 10 metros de largura e 5 
metros de profundidade. As paredes do 
tanque atrapalham a navegação acústica. 
Desta forma a etapa 1 foi realizada por 
meio da utilização do DVL e do FOG. 
 
 Testes 
 
A equipe do Instituto Industrial de Tóquio 
e da Universidade de Tóquio, inseriu o Tri-
TON no tanque. Eles testaram apenas as 
etapas 2 e 3, ou seja, foi admitido que não 
haveria erro na etapa realizada pelo sonar, 
portanto apenas os resultados a partir do 
procedimento visual foram considerados. 
 
O TT desceu aproximadamente 5 metros 
na frente da estação, inclinando-se para a 
estação. O TT fixou sua posição baseado 
na linha de referência emitida pelos LEDs, 
e se moveu 8 metros na direção do eixo x. 
O TT (Tri-TON), iniciou o procedimento 
de docagem. Após o TT realizar ou abortar 
o procedimento, ele emergiu. 
 
 Resultados 
 
Das 26 tentativas todas tiveram sucesso até a 
etapa 2, mas apenas 50% foram bem-sucedidas 
na realização da etapa 3. Portanto o Tri-TON 
japonês conseguiu efetuar a docagem 13 vezes. 
 
Segue abaixo fotos coletadas do ensaio: 
 
Figura 4: Resultados do procedimento de 
docagem 
 
Fonte: (MIKI,2013) 
 
 Análise 
 
A equipe japonesa verificou que 50% das 
docagens falharam devido ao fato de que o 
AUV não estava posicionado corretamente na 
posição horizontal durante a etapa 3, apesar de 
estar na altitude correta. Isto fez com que os 
pinos de ancoragem da estação, não 
conseguisse atracar o robô. Desta forma a 
equipe concluiu que deve otimizar o sensor de 
profundidade e alterar alguns parâmetros dos 
LEDs para corrigir este mau posicionamento. 
A equipe pretende futuramente, com a etapa 3 
já corrigida e otimizada, testar a docagem no 
AUV em condições reais, no oceano. 
 
B) Cruising AUV 
 
O Cruising AUV ou AUV de cruzeiro, é um 
modelo de AUV utilizado principalmente para 
efetuar análise topográfica sob o oceano 
através de sonares. Diferentemente do 
Hovering, ele não possui a capacidade de 
pairar sob o mar, pois possui menor 
mobilidade. No Japão ele é potencialmente 
empregado para uma primeira detecção de 
potenciais locais com recursos naturais. 
 
A Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia 
Marinha e da Terra muito tem investido neste 
robô, na tentativa de explorar esses recursos 
minerais no leito de seu oceano. Não por acaso, 
este país possui a 6ª maior zona econômica 
mundial. 
 
 Docagem 
 
O método de docagem do Cruising AUV 
também a princípio era o tradicional, ou seja, 
com embarcação de apoio. No entanto em uma 
exploração nas águas do ártico, foi constatado 
que a emersão do AUV à superfície poderia 
danificá-lo e para resolucionar este problema, 
Hyakudome propôs o desenvolvimento de 
AUVs para cruzeiros longos (LCAUV). Estes 
AUVs eram dotados de maiores baterias e 
possuíam maior autonomia. Ainda assim 
verificou-se que o processo podia ser 
otimizado, e Nakatani propôs um método onde 
diversos AUVs poderiam ser carregados 
periodicamente por meio de um veículo 
autônomo. Este veículo ficaria localizado na 
superfície (ASV) w substituiria a embarcação 
de apoio, reduzindo custos. Tal método ficou 
conhecido como Multi-AUV. Por fim o 
método proposto e mais aceito atualmente para 
recarga de AUV do tipo Cruising consiste na 
docagem subaquática em uma estação de 
recarga subaquática (URS). 
 
 Procedimento 
 
O procedimento para conduzir o Cruising 
AUV para a URS é semelhante ao 
procedimento para docar o Hovering AUV. Ele 
consiste também em dirigir o AUV que está em 
trabalho de pesquisa sob o oceano, para uma 
unidade de docagem localizada ao fundo do 
mar. Para isto ocorrer o AUV segue as 
seguintes etapas: 
 
1. O AUV desloca-se para próximo da 
URS por meio de navegação acústica; 
 
2. O Cruising passa a procurar pelos 
LEDs localizados na URS através de 
processamento visual; 
 
3. O robô se aproxima verticalmente da 
URS usando processamento de 
imagem; 
 
4. Um cone de docagem passa a guiar o 
AUV até seu destino final, 
estabelecendo a “aterrissagem”. 
 
Neste caso a estação de docagem não é 
totalmente fixa, como é no caso do Hovering, 
ela é relativamente móvel. Isto porque os 
cientistas identificaram que a topografia sob as 
águas japonesas é complexa e que os terrenos 
são na maior parte inclinados, verificaram 
também que as fortes marés deslocam tanto a 
URS quanto o AUV. Desta forma a URS é 
estruturada por 4 postes móveis que efetuam a 
correção do posicionamento desta estação para 
que a docagem possa ocorrer de forma 
facilitada. 
 
 Estrutura do Cruising AUV 
 
O Cruising AUV utilizado pela JAMSTEC e 
pelos pesquisadores da universidade de 
marinha de Tóquio foi o AUV “OTOHIME”. 
Eles adaptaram este AUV já existente para 
exploração de recursos marinhos e atividades 
biológicas sob o oceano.Os componentes 
principais do OTOHIME original são: 
 
i. 1 Sonar de varredura lateral; 
ii. Diversas câmeras; 
iii. Sensores químicos para pesquisa; 
iv. Lemes; 
v. 2 Propulsores com mecanismo de 
inclinação, com amplitude de 
inclinação de + _⁄ 90º; 
 
Com este arranjoestrutural, o veículo é capaz 
de controlar a profundidade com o uso da força 
do leme e se deslocar a uma velocidade 0,5 m/s 
em altitudes variando de 20 m a 50 m para 
varreduras com o sonar e a velocidade de 0,25 
m/s em altitudes variando de 2 m a 5 m para 
observações com câmera. 
 
A equipe japonesa verificou que o AUV em 
questão apesar de estar apto para a observação 
da topografia e de recursos sob o oceano, ainda 
não estava apto a efetuar uma docagem precisa 
e segura devido à complexidade da topografia 
dos terrenos subaquáticos japoneses e devido 
as fortes correntes marítimas. 
 
O Cruising OTOHIME é capaz de realizar o 
controle de azimute, o controle de descida 
vertical e o posicionamento do ponto fixo, 
entretanto separadamente. Para que tenha sua 
performance otimizada e estabeleça uma 
docagem precisa ele deve ser capaz de 
controlar os três parâmetros citados 
anteriormente simultaneamente. Para corrigir 
este problema a equipe reconfigurou o design 
do veículo subaquático OTOHIME, e fez as 
seguintes modificações: 
 
a. Equiparam a parte inferior do veículo 
com uma câmera e um cone que 
funciona como guia mecânico durante 
a docagem. Para isto foi retirado um 
leme vertical inferior; 
 
b. Inseriram +2 propulsores em 
substituição ao leme horizontal; 
 
c. Inseriram um modem SSBL para 
navegação. 
 
Desta forma o novo arranjo passou a ter 4 
propulsores, 2 traseiros e 2 dianteiros. Este 
novo design do OTOHIME fez com que ele 
pudesse a ter melhor controle de 
posicionamento e tivesse maior performance 
durante a docagem, além de melhorar seu 
desempenho durante as observações e 
pesquisas subaquáticas. Esta adaptação pode 
ser visualizada na figura abaixo: 
 
Figura 5: Adaptação do Cruising OTOHIME. 
 
 Fonte: (OTHA, 2017) 
 
 Estrutura da URS 
 
A estação de recarga subaquática (URS) para o 
Cruising OTOHIME é constituída por: 
 
i. LEDs; 
ii. Dispositivo mecânico auxiliar para 
ancoragem em formato de cone; 
iii. Modem acústico com SSBL para 
navegação; 
iv. Unidade de controle; 
v. 4 postes móveis para ajustar a posição 
da URS em relação ao AUV, devido ao 
deslocamento destes pela presença de 
fortes correntes marítimas e pela 
topografia inclinada do terreno 
subaquático japonês; 
 
Além disto a URS foi projetada em um formato 
cilíndrico devido as fortes marés encontradas 
sob o oceano japonês, que permite com que o 
veículo OTOHIME encaixe na URS em caso 
da ocorrência destas em qualquer direção. 
 
 Teste de Tanque 
 
Para o teste de tanque, a equipe utilizou um 
modelo na escala de ¼ do tamanho 
original. Ainda assim foi possível manter 
uma fidelidade construtiva ao modelo 
original e desta forma a reprodução dos 
fenômenos hidrodinâmicos do veículo 
foram reais. 
 
Foram realizados testes PMM (Movimento 
de mecanismo planar) no robô. Foram 
medidos as forças 𝐹𝑥, 𝐹𝑦, 𝐹𝑧 e 𝑀𝑧 e 𝑀𝑦 do 
componente, quando orientado em planos 
distintos. Foi realizado um teste de 
resistência do veículo a partir de sua 
velocidade e a partir do teste de reboque 
oblíquo deste AUV. Para análise dos 
derivados hidrodinâmicos do eixo Z 
(profundidade), foram realizados testes de 
força e de impulso dos propulsores. 
 
Os dados coletados deste teste foram 
aplicados para uma análise no CFD 
(Computational dynamic fluids) e 
utilizados como parâmetros para controle 
matemático e simulação de movimento. 
 
Figura 6: Gráficos gerados pelo teste 
tanque – Força de arrasto 
 
Fonte: (OTHA, 2017) 
 
 Teste CFD 
 
Um teste computacional foi realizado 
utilizando um modelo 3D desenhado no 
CAD muito fiel ao modelo adaptado do 
OTOHIME. Alguns parâmetros coletados 
no teste de tanque foram utilizados, tais 
como a força de propulsão do AUV, força 
de arrasto, etc. Outros parâmetros, tais 
como a turbulência das marés entre outras 
propriedades hidrodinâmicas foram 
inseridas no programa com o intuito de se 
obter o comportamento deste veículo 
quando submetido a condições reais sob o 
oceano. 
 
Figura 7: Simulação computacional 
 
Fonte: (OTHA, 2017) 
 
 Resultados 
 
A partir do teste de Tanque foi constatado 
que o AUV OTOHIME possui elevada 
mobilidade na direção do ângulo de 
guinada e elevada estabilidade na direção 
do ângulo de arfagem. 
 
De acordo com a simulação computacional 
e a simulação de movimento é possível 
realizar a docagem subaquática para este 
robô modificado quando for submetido a 
condições reais sob o mar. 
 
 
 
 
 
 
Figura 8: Performance do AUV durante a 
docagem 
 
Fonte: (OTHA, 2017) 
 
 Análise 
 
A adaptação do AUV e do URS foi 
essencial para que a docagem subaquática 
pudesse ocorrer adequadamente. Este 
aprimoramento do sistema foi necessário 
para que o robô pudesse estacionar quando 
submetido a fortes correntes marítimas e 
pudesse docar em terrenos inclinados, 
comuns em solos japoneses. 
 
Os testes de tanque, de simulação 
computacional e de simulação de 
movimento permitiram avaliar quais 
melhorias devem ser feitas na estrutura do 
AUV para que para o próximo ano um teste 
em condições reais possa ser efetuado com 
a mais perfeita precisão. 
 
C) ALIVE AUV 
 
O Autonomous Light Intervention Vehicle ou 
ALIVE AUV foi um AUV projeto líder de 
pesquisa mundial, que visava projetar um 
AUV capaz de intervir fisicamente em 
ambientes subaquáticos. 
 
O desenvolvimento deste robô teve como 
objetivo a longo prazo, substituir os ROVs da 
classe Light e Workclass em suas tarefas. O 
sucesso da elaboração do ALIVE e de seu 
sistema de docagem significam uma enorme 
economia para empresas marinhas, isto porque 
a utilização do ALIVE descarta os custos com 
embarcações de apoio, operadores de ROV, 
entre outros, além deste ser capaz de realizar a 
tarefa em um tempo muito inferior ao do ROV. 
 
Dentre as tarefas usuais impostas ao ALIVE, 
estão a inspeção e operação de válvulas 
subaquáticas, o estabelecimento de conexões, 
de plugues, etc. Sendo sua presença então 
indispensável em empresas de exploração de 
petróleo e em estruturas off-shore. 
 
O projeto deste AUV de intervenção foi 
financiado por setores industriais e acadêmicos 
tais como Cybernetix, Hitec-Frames, Heriot-
Watt University, Ifremer Joint Research 
Center (Comissão europeia). 
 
 Docagem 
 
A docagem do ALIVE é um tanto quanto mais 
precisa e mais tecnológica que a docagem dos 
outros dois AUVs citados anteriormente. O 
sistema no geral é composto por diversas 
tecnologias e componentes computacionais 
complexos que em sua fusão formam o 
Autonomous Docking System (ADS). Esta 
tecnologia eletrônica/computacional está 
embutida em 5 módulos, dos quais os 4 
primeiros citados abaixo estão compactados 
em um único módulo interno ao AUV. São 
estes módulos: 
 
 Sonar Docking System (SDS); 
 Video Docking System (VDS); 
 Docking Sensor Fusion (DSF); 
 Autonomous Docking Planner (ADP); 
 Docking System Controller (DSC). 
 
O funcionamento do VDS e do ADP podem ser 
vistos nas figuras 10 e 11 respetivamente. 
 
Existe uma interação dos 4 primeiros módulos 
citados acima e o último. Esta interação ocorre 
através da memória compartilhada, que é um 
componente que gerencia a estrutura de dados, 
os transforma em mensagens e as envia para 
um link de comunicação. Quando estas 
mensagens são recebidas a estrutura de dados 
é atualizada. 
 
O DSC tem a função de controlar o 
comportamento dos outros4 módulos, ele atua 
também como interface para todo ADS, e 
traduz mensagens de sistemas externos em 
mensagens de memória compartilhada, assim 
como fazem o caminho inverso, traduzindo a 
mensagem de saída dos módulos para o 
sistema externo em formato apropriado. 
Desta forma o DSC utiliza duas mémorias 
compartilhadas, uma para se comunicar e 
controlar os 4 módulos internos ao AUV e a a 
outra para estabelecer a comunicação destes 
módulos com os sistemas externos. 
 
Diferentemente dos AUVs anteriores, o 
ALIVE permite uma intervenção de um 
operador a partir do DSC, o que garante uma 
segurança a mais para este veículo em caso de 
falhas, já que pode contar com o auxílio de um 
agente externo. 
 
Um fluxograma explicativo da interação entre 
o ADS e seus submódulos pode ser visto na 
figura 12. 
 
 Procedimento 
 
A docagem do ALIVE se perfaz através de 3 
fases: 
 
1. Transito – A informação do Sistema 
Inercial de Navegação (INS) é utilizada 
para transitar o AUV da superfície de 
embarcação até a zona de aterrissagem 
segura (SLZ), localizada a uma 
profundidade de 100 metros acima do 
painel de docagem. A posição e condições 
do AUV durante o mergulho autônomo 
podem ser monitorados na estação da 
superfície por dados transmitidos 
periodicamente através de modems 
acústicos. 
 
2. Aproximação – Na fase de aproximação, o 
sistema de docagem utiliza varreduras de 
sonar periódico para rastrear e calcular 
continuamente a posição relativa do 
veículo para estação de docagem. O 
sistema de controle do veículo utiliza essa 
informação para manobrar o AUV da zona 
de segurança de aterrissagem (SLZ) para 
uma posição de aproximadamente 2 a 3 
metros da estação. Uma vez que o veículo 
está perto o suficiente para observar o 
painel de docagem, ele se utiliza de um 
sistema de vídeo a bordo para se dirigir 
para a fase de docagem. 
 
3. Docagem – Durante a fase de docagem, o 
sistema de controle combinado de sonar e 
vídeo, estabiliza o veículo a 10 cm do 
painel de docagem, e este fica pairando 
nesta posição. A partir daí os 
manipuladores se estendem e se ancoram 
nas barras guias do sistema de docagem. 
 
Quando o AUV se encontra próximo ao 
sistema de docagem, o ADS (Autonomous 
Docking System) é o responsável por rastrear 
e estimar a posição em que o AUV se encontra, 
tudo isso a partir de implementações em tempo 
real de rastreadores, baseados em sensores e 
em algoritmos de reconstrução de posição 3D. 
As posições são então repassadas ao 
Gerenciador Autônomo de Docagem (ADP), 
que será responsável pelo planejamento geral e 
coordenação (incluindo monitoramento de 
falhas) do processo de encaixe automático. A 
partir deste momento, a ancoragem mecânica é 
realizada pelas garras, que finaliza o processo. 
 
 Estrutura do ALIVE 
 
O ALIVE pesa 3 toneladas, tem 4 metros de 
comprimento,3 metros de largura e 2 metros de 
altura. Ele é composto por: 
 
i. Sonar de resposta em tempo real; 
ii. Vídeo câmera de alta precisão que 
através de loops de controle de posição 
garantem uma excelente 
manobrabilidade ao AUV no momento 
da docagem; 
iii. Inertial Navegation Systems (INS); 
iv. Video based in dynamic Position (DP) 
que tem como função estabilizar o 
AUV em uma posição fixa, quando o 
procedimento de docagem mecânica 
automática se inicia. 
v. 2 garras mecânicas de ancoragem, que 
servem para pegar as barras guias do 
sistema de docagem em uma distância 
de até 1 metro; 
vi. 1 manipulador com 6 graus de 
liberdade. 
 
Ao lado segue uma ilustração deste veículo. 
 
 
Figura 9: Estrutura de um ALIVE AUV 
 
Fonte: (AUVAC, 2017) 
 
 Estrutura da Estação de docagem 
 
A estação de docagem para o ALIVE não é 
complexa, tampouco peculiar. Ela não 
apresenta os diversos dispositivos encontrados 
nas estações de docagem para os veículos 
subaquáticos anteriores. A estação de docagem 
do ALIVE contém: 
 
 2 barras guias para ancoragem 
mecânica durante a interação com as 
garras do AUV; 
 
 Painel de trabalho, que consiste em um 
painel com válvulas e ferramentas para 
que o manipulador do AUV trabalhe 
(abertura, fechamento de válvulas, 
mudança de local, etc). Enfim o painel 
serve apenas para testar a 
funcionalidade do manipulador. 
 
Desta forma conclui-se que o trabalho da 
docagem é elaborado basicamente pela 
moderna tecnologia empregada no interior do 
AUV, sendo pouco auxiliado pela estação de 
docagem. 
 
 Testes 
 
1. Em águas rasas: 
 
Neste teste, ocorrido em junho de 2003, a 
equipe europeia testou todos os módulos 
do AUV, e, portanto, sua funcionalidade 
foi posta à prova. Foi testada duas de suas 
metodologias para docar, a primeira 
funcionando como um loop controlador de 
posição, e a segunda ativando o 
controlador de ponto de referência de alto 
nível. Não cumpriu com a primeira função 
apropriadamente, devido a dinâmica do 
veículo e aos ruídos presentes durante a 
docagem. No entanto utilizando a função 
como controlador de ponto de referência de 
alto nível, obteve-se sucesso durante a 
docagem, sendo o veículo levado para 
dentro da faixa de alcance do painel de 
docagem. 
 
2. Em águas profundas: 
 
O ensaio de águas profundas não foi 
realizado, e a equipe pretendia desenvolvê-
lo até o final daquele ano. Para este teste a 
equipe pretendia instalar um painel de 
docagem a 300 metros abaixo da superfície 
do mar. Colocar o ALIVE sobre a 
superfície e deixá-lo mergulhar. Após ele 
transitar de forma autônoma a 
aproximadamente 50 metros do painel, 
uma combinação dos sistemas de sonar e 
de vídeo será utilizada para aproximá-lo da 
doca. Quando o veículo estiver 
completamente alinhado e estável, o braço 
de encaixe será estendido e a docagem será 
realizada. Por fim o manipulador 
robotizado poderá realizar a intervenção 
(giro da válvula). Todo procedimento será 
monitorado utilizando imagens periódicas 
transmitidas ao piloto utilizado o modem 
acústico de elevada banda larga. 
 
 Resultados 
 
Conforme pode se ver anteriormente o teste em 
águas rasas com o ALIVE obteve um sucesso 
parcial. Já o segundo teste não foi 
documentado, entretanto em pesquisas atuais 
verificou-se que este teste foi realizado com 
sucesso. 
 
 Análise 
 
O desenvolvimento do ALIVE pode ser 
considerado um marco na evolução dos AUVs 
uma vez que esta classe de robô subaquático 
ganhou mais uma função. 
Demonstrou-se que é possível manipular 
objetos e estruturas sob as águas também a 
partir de robôs autônomos e não somente 
utilizando ROVs. 
IV COMPARAÇÃO ENTRE OS 
MÉTODOS 
 
Foi visto que a docagem para cada variação de 
AUV é distinta. Também foi constatado que a 
estrutura de cada AUV apresentado é peculiar. 
Isto porque cada um foi modelado para 
cumprir com uma função determinada, ou seja, 
a estrutura de um AUV é projetada de acordo 
com a função que se deseja delegar a ele. 
 
Apesar das diferenças e peculiaridades de cada 
AUV e de cada estação de docagem constata-
se que todos os modelos contêm algumas 
características e tecnologias semelhantes. 
Vimos que não somente alguns componentes 
do AUV, mas o modo de locomoção, a maneira 
de posicionamento e aproximação das estações 
de docagens seguem etapas e processos muito 
semelhantes. 
 
V CONCLUSÃO 
 
Conclui-se que empresas e instituições estão 
buscando cada vez mais aperfeiçoar a docagem 
subaquática de AUVs, já que este processo irá 
reduzir as despesas e gerar economias.No 
entanto observou-se que a docagem de um 
robô AUV não é tarefa fácil, e que em quase 
todos os testes ocorreram alguns erros e os 
AUVs não conseguiram docar. Viu-se que a 
tecnologia empregada e os procedimentos 
empregados para “estacionar” um AUV no 
fundo do oceano, são complexos e, portanto, 
ainda precisam ser otimizados. 
 
O desafio dos pesquisadores de grandes 
empresas e instituições são atualmente, 
estabelecer métodos precisos e eficazes para 
docagem para todo tipo de AUV, submetido a 
qualquer terreno e condições adversas. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10: Arquitetura Interna do VDS.
 
 Fonte: (EVANS,2017). 
 
 
 Figura 11: Arquitetura Interna do ADP 
 
 Fonte: (EVANS,2017) 
 
 
 
 
 Figura 12: Arquitetura interna do ADS. 
 
 Fonte: (EVANS,2017) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
 
AUVAC. Auv system spec shet, 2017. Disponível em <http://auvac.org/configurations/view/15> 
(Acesso em 14/11/2017). 
 
 
EVANS, J; PAUL R; et al. Autonomous Docking for Intervention-AUVs using Sonar and 
Video-based Real-time 3D Pose Estimation. Ocean Systems Laboratory, Heriott-Watt University, 
2003, Scotland. 
 
 
MAKI, S; SHIROKU R;et al. Docking Method for Hovering Type AUVs by Acoustic and 
Visual Positioning. Institute of Industrial Science, The University of Tokyo, 2013, Tokyo. 
 
 
OHTA Y., ISHIBASHI S., et al. A Study of Vehicle Design to Substantiate an Underwater 
Docking System for an AUV. Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology 
(JAMSTEC),2017, Japan. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LINKS 
 
 
 
 
ANIMAÇÃO DE UM “DIA DE TRABALHO” DE BLUEFIN AUV: 
 
https://www.youtube.com/watch?v=Dbfwwv47w4Y 
 
 
 
 
DOCAGEM DE UM ALIVE AUV 
 
https://www.youtube.com/watch?v=pfqOA4FqHNE 
 
 
 
 
TESTE EM TANQUE - DOCAGEM DE UM CRUISING ALEMÃO 
 
https://www.youtube.com/watch?v=WXbO52BwgQM 
 
 
 
 
DOCAGEM DE UM AUV NO OCEANO – REAL 
 
https://www.youtube.com/watch?v=jLgqj8RWDC0 
 
 
 
 
AUVs e ROVs TRABALHANDO EM AMBIENTE SUBAQUÁTICO 
 
https://www.youtube.com/watch?v=IZ-1POs_i7M 
 
 
 
 
TESTE TANQUE - DOCAGEM DE UM HOVERING AUV 
 
https://www.youtube.com/watch?v=SL-WMBdjxRg