Robótica Subaquática

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA 
 
 
 
MARCUS VINÍCIUS LEAL DE CARVALHO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ROBÓTICA SUBAQUÁTICA 
UMA INTRODUÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Joinville 
2017 
 
Sumário 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 1 
2 ROVs ............................................................................................................................... 4 
2.1 DEFINIÇÃO ................................................................................................................................ 4 
2.2 HISTÓRIA .................................................................................................................................. 4 
2.3 ESTRUTURA .............................................................................................................................. 5 
2.4 CLASSES DE ROV ....................................................................................................................... 9 
2.5 EMBARCAÇÃO DE APOIO ....................................................................................................... 12 
2.6 APLICAÇÕES ............................................................................................................................ 13 
2.7 CAPACITAÇÃO ........................................................................................................................ 19 
2.8 MARCOS HISTÓRICOS ............................................................................................................. 20 
2.9 ROV NO BRASIL....................................................................................................................... 20 
3 AUV ............................................................................................................................... 22 
3.1 DEFINIÇÃO .............................................................................................................................. 22 
3.2 HISTÓRIA ................................................................................................................................ 22 
3.3 ESTRUTURA ............................................................................................................................ 23 
3.4 CLASSIFICAÇÃO ....................................................................................................................... 25 
3.5 PROPULSÃO ............................................................................................................................ 28 
3.6 FONTES DE ENERGIA .............................................................................................................. 28 
3.7 TECNOLOGIAS DE NAVEGAÇÃO ............................................................................................. 30 
3.8 COMUNICAÇÃO E TROCA DE DADOS ..................................................................................... 32 
3.9 APLICAÇÕES ............................................................................................................................ 32 
4 ROV vs AUV ................................................................................................................. 36 
 
 
 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O ambiente subaquático foi explorado até a década de 1950 por mergulhadores, 
dotados de equipamentos profissionais. No entanto estes profissionais se viam 
barrados quando o assunto era a exploração de ambientes aquáticos mais profundos 
e inóspitos. A título de curiosidade a maior profundidade alcançada por um ser humano 
com equipamentos autônomos foi de 332,35 metros. Feito realizado pelo tenente 
coronel egípcio Ahmed Gamal Gabr. O mergulhador levou 12 minutos para descer e 
15 horas para retornar, devido aos efeitos de descompressão (PRESSE, 2014). 
A incorporação da robótica neste setor foi a solução encontrada para explorar 
de maneira mais adequada este ambiente, uma vez que ela passou a eliminar os riscos 
de acidentes com os seres humanos. Além do fator segurança, os robôs subaquáticos 
garantem melhor desempenho nas atividades de exploração destes locais, porque 
atingem maior profundidade, podem adentrar em locais contaminados e perigosos sob 
o oceano, além de se deslocarem com maior precisão e velocidade. 
A maior profundidade alcançada por um robô subaquático remotamente 
controlado (ROV) ocorreu em 2009. O Hybrid Remotely Operated Vehicle (ROV) 
atingiu 10.902 metros de profundidade. Somente foi “vencido” pelo ROV Deepsea 
Challenger em 2012 que atingiu o solo mais fundo do oceano localizado também nas 
ilhas marianas à 10.898 metros de profundidade. A peculiaridade deste ROV é que ele 
levou consigo dentro de seu compartimento, o diretor de cinema e pesquisador James 
Cameron. James detinha total controle sobre o ROV sob a água e podia operar o ROV 
internamente, direcionando garras e ventosas do ROV para recolher amostras, assim 
como foi encarregado da filmagem da região mais funda do oceano. James Cameron 
é considerado como o primeiro homem a “pisar” na região mais funda do oceano. 
(THAN,2012). 
 Os veículos subaquáticos não tripulados (UUV) às vezes conhecidos como 
drones subaquáticos, são veículos capazes de operar sob a água sem um ocupante 
humano. Eles são divididos em duas classes, os ROVs que são controlados por um 
operador humano diretamente e os AUVs que são autônomos e operam 
independentemente de comandos humanos. 
 
 
2 ROVs 
 
2.1 DEFINIÇÃO 
 
Os ROVs (Remotely Operated Vehicle) são veículos subaquáticos não 
tripulados, controlados remotamente por um piloto. Um ROV subaquático permite a 
observação remota do fundo do mar e de estruturas submarinas. O ROV tem a 
capacidade de operar em águas profundas, contaminadas por um tempo prolongado, 
algo intangível a um mergulhador humano (INSTITUTO HIDROGRÁFICO,2012). 
Desta forma já há algumas décadas ele é amplamente empregado pela indústria 
petrolífera para exercer atividades de apoio em operações de poço de petróleo assim 
como em instituições de pesquisa marinha em atividades científicas exploratórias da 
fauna e flora submarina e pesquisas subaquáticas em geral. Muitas vezes este robô é 
empregado também na busca de destroços localizados no fundo do oceano e em 
operações de resgate. 
 
2.2 HISTÓRIA 
 
Em 1953 foi construído o primeiro ROV, denominado POODLE, cujo o objetivo 
deste robô era apenas investigar as regiões mais profundas do mediterrâneo (MARINE 
TECHNOLOGY SOCIETY,2014). 
Durante a década de 1950 e 1960 foram elaborados ROVs similares para a 
exploração da fauna e da flora de ambientes subaquáticos. Em 1966 a marinha 
americana produziu o primeiro CURV ( cable controlled underwater remoted vehicle) 
para resgate de corpos hídricos e estruturas submersas, mais especificamente para 
recuperação de um torpedo que havia falhado e afundou, denominado H-Bomb. Este 
robô era dotado de garras ou braços que permitiam-no coletar objetos (MARINE 
TECHNOLOGY SOCIETY,2014). 
 Apenas a partir da década de 1970, as indústrias de óleo e gás desenvolveram 
os primeiros ROVs para auxiliar na exploração e produção de petróleo. 
 
 
 
 
 
2.3 ESTRUTURA 
 
Um ROV é composto de diversos componentes, sendo alguns deles triviais e 
obrigatórios para ser considerado um ROV. 
Segue abaixo uma foto de um ROV elaborado pela Universidade Florida em 
conjunto com o instituto de oceanográfica norte americano. Este ROV possui uma 
espécie de mangueira de sucção que funciona como um coletor. Tal aparato é utilizado 
para capturaramostras de algas, corais, entre outras espécies marinhas. 
 
 Figura 1: O ROV Mohawk 
 
 Fonte: (NOAA,2015) 
Nota: NOAA: National Oceanic And Atmospherical Administration é um departamento 
de comércio norte americano 
 
 Conforme foi visualizado na imagem acima, um ROV pode sofrer pequenas 
variações, e conter alguns equipamentos peculiares que outro não possuem. Isto irá 
depender da finalidade a que ele é destinado. No entanto grande parte dos ROVs são 
constituídos basicamente dos seguintes equipamentos: 
 
a) Componente Estrutural e de vaso de pressão: 
 
Consiste na armação ou gaiola estrutural onde serão acoplados todos os 
dispositivos que compõem o ROV (SANTOS et al, 2010). 
 
 
b) Componente de Vetorização de empuxo e direcionamento 
 
São os propulsores localizados nas extremidades do robô que servem para 
garantir o deslocamento e as manobras do ROV sob a água. A propulsão pode ser 
elétrica ou eletro-hidráulica. A configuração deste componente irá depender da 
aplicação do ROV. As “peças” principais de um propulsor são os hélices, de acordo 
com o tipo construtivo destas peças (disposição de suas pás, aletas...), o 
comportamento do fluido de propulsão será modificado, alterando os parâmetros de 
empuxo (SANTOS et al, 2010). 
 
c) Componente de emersão e submersão 
 
São os equipamentos que permitem o controle e o posicionamento do ROV em 
determinadas profundidades. A flutuabilidade de um ROV está relacionada ao 
ajuste deste componente e das condições de empuxo oferecidas pela interação 
entre a interface deste componente com o ambiente subaquático. Esta interação 
irá gerar uma flutuabilidade positiva, neutra ou negativa (SANTOS et al, 2010). 
 
d) Visão subaquática 
 
O sistema de visão é normalmente composto por câmeras coloridas ou em preto 
e branco, hermeticamente lacradas, interligadas via cabo a um microcomputador 
encarregado de enviar à central de controle as imagens coletadas ao longo da 
jornada de trabalho do ROV (SANTOS et al, 2010). 
 
e) Cabo umbilical 
 
 O cabo umbilical é composto por fibra óptica e cabo de potência. Ele transmite as 
informações captadas pelos sensores do ROV aos operadores localizados na Sonda 
ou no navio, levam as imagens de vídeo captadas pelo ROV, as informações de 
potência aplicada aos atuadores entre outros dados, assim como retornam ao ROV os 
comandos enviados por seus operadores. 
Além de permitir a comunicação bidirecional entre o ROV e seus operadores, o 
cabo umbilical tem a função de transferência de energia ao ROV e pode ser utilizado 
 
ainda como acessório de resgate do robô, em situações de falhas durante sua 
operação. 
Estes cabos devem ser longos e possuir propriedades mecânicas e elétricas 
bem definidas e confiáveis (SANTOS et al, 2010). 
 
f) Componente de Carga extra 
 
Segundo o National Research Council (1996), o sistema de carga extra é 
constituído de: 
 Sistema de trabalho: Manipuladores, ferramentas, etc. Os manipuladores 
podem ser trocados por modelos com diversos graus de liberdade. Desta 
forma é possível realizar diversas atividades distintas como rodar, puxar, 
empurrar, soldar, parafusar, cortar entre outras. Outras ferramentas comuns 
também em ROVs que trabalham em estruturas offshore, são os dispositivos 
de limpeza, tais como fio rotativo, escovas de nylon e jato da água; 
 Sistema de sensores: Sensor acústico, sensor de rastreamento, sensor de 
teste não destrutível, sensor óptico, sensor de gravidade, sensor de 
profundidade, sensor magnético ou sensor de temperatura, entre outros;  
Sistema de potência. 
A dimensão do componente de carga extra irá alterar o peso e, portanto, a 
potência necessária para a propulsão do ROV. (SANTOS et al, 2010). 
 
g) Componente de potência/energia 
 
O sistema fornecedor de potência ao ROV é externo, e transmitido por meio do 
cabo umbilical. Ele geralmente é provido por uma fonte de alta tensão que será 
convertida nas tensões desejadas quando chegar ao ROV. Poucos ROV utilizam um 
sistema de tensão embarcados, pelo fato de este ser um limitador de carga extra e 
portanto da autonomia do veículo (SANTOS et al, 2010). 
Geralmente os ROVs possuem uma bateria, que serve como fonte de potência 
secundária, para que ele possa operar com maior facilidade em condições adversas 
que exigem maior consumo de energia. 
 
 
 
h) Console de operação com controle remoto e monitor de vídeo 
 
Para ROVs pequenos o operador utiliza apenas um console com controle 
remoto e monitor de vídeo. Para operar ROVs de maior estrutura, os operadores 
utilizam um painel de controle mais complexo, localizado em uma sala, contendo 
diversas telas que exibem as imagens das câmeras acopladas no robô e joysticks para 
controle dos movimentos do robô. 
 
Figura 2: Operador de ROV executando o fechamento de uma válvula submersa. 
 
Fonte: Adaptado de (ROWER,2013) 
 
Alguns modelos de robôs subaquáticos possuem piloto automático, os quais 
atuam no controle de direção e profundidade. Desse modo, é possível descer vários 
metros, sem a necessidade de ficar segurando o controlador manualmente. Com a 
tecnologia da plataforma inercial, pode-se corrigir a navegação, tanto na vertical como 
na horizontal, nos momentos em que as correntes forçam o desvio de sua trajetória, a 
exemplo do que acontece nos modernos aviões. 
Alguns sistemas ROVs ainda contam com o recurso USBL (Ultra Short 
Baseline), que consiste em um sistema de posicionamento acústico subaquático. Tal 
tecnologia permite, por meio de ondas sonoras, identificar a posição atual do ROV. 
O monitor da unidade de comando apresenta informações das condições do 
robô submerso. Pelo sistema conhecido como “overlay”, junto à imagem da câmera, 
são sobrepostas as informações dos diversos sensores (bússola, temperatura, valor 
de ph, potência utilizada pelos propulsores, status de funcionamento e avarias por 
 
setor, etc.). Essas imagens são gravadas para a realização de análise técnica 
posterior. 
 
Figura 3: Esquema de um ROV funcionando com a tecnologia USBL 
 
 Fonte: Adaptado de ROCHA, 2012. 
 
2.4 CLASSES DE ROV 
 
Os ROVs são classificados geralmente de acordo com sua capacidade de 
submersão (profundidade), potência embarcada entre outras características. Segue 
abaixo uma classificação dada pela companhia ucraniana Lerus Ltda, uma empresa 
de treinamento offshore muito bem-conceituada na Europa: 
 
• Classe 1: ROVs de observação 
 
São veículos pequenos, equipados com uma câmera, um sonar e luzes apenas. 
São modelados apenas para pura observação, embora eles estejam aptos a receber 
sensores adicionais, assim como uma videocâmera (LERUS,2015). 
São robôs considerados leves (abaixo de 15 kg), com capacidade de submersão 
inferior a 1000 metros e potência máxima de 7,5 Kw. 
Não possuem manipulador. Dentro desta série, estariam enquadrados os micro, 
mini e general ROVs, segundo a classificação do MTS (MARINE TECHNOLOGY 
SOCIETY). 
 
 Figura 4: ROV classe 1 
 
 Fonte: (LERUS, 2015) 
 
• Classe 2: ROVs de observação com opção de carga útil. 
 
Estes robôs são equipados com um conjunto duplo de câmeras e sonares e tem 
capacidade de receber diversos sensores. Eles têm uma capacidade básica de 
manipulação. São desenvolvidos para poder carregar um par de sensores e de 
manipuladores, sem perdas das funções originais (LERUS,2015). 
Trabalham a uma profundidade até 3000 metros e chegam a potência máxima 
de 40 Kw. 
Se enquadraria nesta classificação, os robôs nomeados de “lightwork-class” 
pelo MTS. 
 
Figura 5 : Light Work-Class ROV 
 
Fonte: (LERUS, 2015) 
 
 
 Classe 3: Veículos de trabalho 
 
São robôs largos o suficiente para carregar diversos sensores e manipuladores 
adicionais. ROVs da classe 3 usualmente tem a capacidade de transmissão simultânea 
de dados, permitindo que sensores e câmeras adicionais operem sem causar 
sobrecarga ao cabo umbilical. Estes veículos são geralmente maiores e mais potentes 
que os das classes anteriores. Possui ampla capacidade, atinge maiores 
profundidades e consegue realizar maiores variações (executa diversas funções 
através da mudança de seus manipuladores) (LERUS,2015). 
Atingem profundidades superiores a 3000 metros e trabalham em potências 
abaixo de 225 Kw. Nesta classe se enquadraria a classe “Heavy Workclass” do MTS. 
 
 Figura 6: Heavy Workclass ROV 
 
 Fonte: (LERUS, 2015) 
 
 Classe 4: Veículos de rastreamento e reboque 
 
Os ROVs de reboque são veículos guiados para água e da água através de um 
guincho pois são muito pesados. Os veículos de reboque tem potência de propulsão e 
manobrabilidade limitada. ROVs de rastreamento utilizam pneus ou sistema de trilhas 
para se locomover sobre o solo debaixo da água. São veículos tipicamente largos e 
pesados e projetados para tarefas específicas, tais como aterramento de cabos no 
fundo do mar para o setor de comunicações (LERUS,2015). 
Estes veículos atingem profundidades de até 6000 metros, e possuem 
propulsão de até 370 Kw. O MTS classifica estes robôs como “Trenching/Bureal”. 
 
 Figura 7: Trenching ROV 
 
 Fonte: (LERUS, 2015) 
 
 
2.5 EMBARCAÇÃO DE APOIO 
 
O sistema de lançamento e de recuperação de um ROV é realizado através de 
um guincho conforme mostra a figura abaixo: 
 
 Figura 8 : Recuperação de um ROV 
 
 Fonte: (PADILHA, 2016) 
 
O cabo do guindaste deve possuir extensão suficiente para atingir a 
profundidade de trabalho com uma certa folga, para compensar as condições 
marinhas. É necessário também que o guincho possua uma estrutura articulada que 
projete o ROV para fora da embarcação, para que o acesso ao mar seja possível 
(PADILHA,2016). 
Durante o resgate de um ROV da água, o operador oficial do ROV deve guiar 
este robô até uma profundidade até 50 metros distante da superfície. Após isto, entra 
em cena a figura do operador externo. Este é encarregado de assumir o controle com 
um console portátil, guiando o mesmo até a lateral do navio. Instantaneamente, o 
guindaste arria o gancho que se conecta automaticamente ao ROV, trazendo-o a borda 
em poucos minutos (PADILHA,2016). 
 
2.6 APLICAÇÕES 
 
Os sistemas de ROV podem ser utilizados em diversa situações, provendo 
vantagens como garantia de segurança das pessoas em atividades subaquáticas e a 
redução dos custos normalmente praticados nessas operações. Segue abaixo 
algumas das aplicações desta tecnologia: 
 
 Apoio a mergulhadores 
 
 A utilização dos ROVs reduz os riscos enfrentados pelos mergulhadores, fato 
que aumenta a segurança e a eficiência dos trabalhos subaquáticos, uma vez que é 
possível lidar com um objeto submerso, sem restrição de tempo e com um número 
menor de integrantes de equipe. 
 
Figura 9: ROV de apoio a mergulho 
 
Fonte: (NUTECMAR,2015). 
 
• Inspeção de Casco e Hélices de Embarcação 
 
Pode-se realizar a observação estrutural e de avarias de cascos e hélices de 
navios, além do controle e monitoramento, em tempo real, dos reparos que são 
realizados sob a água. Para isto o ROV utilizado é o HAUV que é composto de 
sensores de ensaio não destrutivo (NUTECMAR,2015). 
 
 Figura 10: Imagem gerada por um HAUV 
 
 Fonte: (NUTECMAR,2015). 
 
• Plataformas de Exploração de Petróleo e Gás 
 
Nesta aplicação, a tecnologia ROV é largamente utilizada para a realização de 
inspeções e trabalhos junto a dutos submarinos (risers), “árvores de natal” e outras 
estruturas aplicadas nesse segmento. O ROV atua na conexão ou desconexão de 
curvas de elevação, abertura ou fechamento de válvulas de operação, substituição de 
anéis de vedação, conexão/desconexão de linhas hidráulicas e elétricas e 
intervenções físicas no geral (BRASILENGENHARIA,2013). 
 
 Figura 11: ROV trabalhando em uma árvore de natal 
 
 Fonte: (BRASILENGENHARIA,2013) 
 
Segurança Portuária e Policiamento 
 
Utiliza-se os sistemas ROVs para observação de cenários de crimes 
localizados sob a água, resgate de corpos e ações antiterrorismo, como a busca de 
minas ou outros artefatos explosivos instalados em cascos de navios, cais, pontes, 
entre outros (NUTECMAR,2015). 
 
 Figura 12: HAUV 
 
 Fonte: (MARINE ROBOTIC GROUP,2015) 
 
• Inspeções de Estruturas de Engenharia 
 
Os sistemas ROVs podem ser utilizados para realização de inspeções em 
reservatórios, galerias de águas pluviais e demais estruturas submersas aplicadas nos 
diversos setores do segmento industrial. Pelo seu tamanho reduzido, os ROVs podem 
penetrar com facilidade em tubulações com baixa carga de fluxo de água (ou outros 
líquidos) caracterizando quaisquer não-conformidades internas. Em pipelines 
submersos e aflorados do substrato também é possível obter imagens de 
nãoconformidades ou conformidades externas à tubulação, tais como níveis de 
incrustação, rupturas, fissuras, corrosão, proteção catódica etc. Os ROVs podem ser 
equipados para efetuar a retirada de detritos e para efetuar a limpeza destes 
ambientes (NUTECMAR,2015). 
 
 
 
 Figura 13 Inspeção de uma galeria pluvial 
 
 Fonte: (NUTECMAR,2015) 
 
• Aqüicultura e inspeções de Fazendas Marinhas 
 
Os ROVs possibilitam a inspeção visual sem a presença de mergulhadores em 
tanques e tanques-rede, a fim de monitorar o estado de redes, poitas (fundeio) e outras 
estruturas, assim como a presença de organismos incrustantes e invasores, 
mortandade, deposição de matéria orgânica no fundo e obtenção de parâmetros 
ambientais através de sensores (turbidez, oxigênio dissolvido, temperatura, salinidade 
etc) (NUTECMAR,2015). 
 
 Figura 14: ROVS na aquicultura 
 
 Fonte: (NUTECMAR,2015) 
 
 
 
 Pesquisas científicas 
 
O ROV atua na realização de perfis batimétricos de fauna e flora, caracterização 
de ecossistemas e identificação de espécies, estudos de comportamento animal, 
coleta de espécimes, amostragem de água e de substrato etc. Podendo carregar uma 
grande gama de instrumentos ao mesmo tempo em que se deslocam sobre o fundo 
gerando imagens em tempo real, os ROVs são as ferramentas ideais e mais flexíveis 
em pesquisas subaquáticas de caráter ambiental, biológico e oceanográfico 
(NUTECMAR,2015). 
 
 Figura 15: Imagem de um polvo capturada por um ROV 
 
 Fonte: (NUTECMAR, 2015) 
 
• Inspeção de Cabos de fibra óptica, enterro e escavação 
 
Os ROVs avaliam o estado de cabos de fibras óticas em águas rasas e de maior 
impacto das ondulações e demais movimentos das massas de água. Os ROVs classe 4 
realizam também operações de enterramento e de trincheira para instalação de cabos 
para o setor de comunicações (NUTECMAR,2015). 
 
 
 
 Figura 16: Inspeção de uma fibra óptica 
 
 Fonte: (NUTECMAR,2015) 
 
• Arqueologia Subaquática 
 
O ROV atua na obtenção de imagens para identificação de sítios e de artefatos 
de relevância arqueológica. É uma atividade de método não destrutivo que preserva 
as características do local ao mesmo tempo emque permite seu estudo. O ROV 
consegue penetrar em navios naufragados, em áreas de acesso restrito ou em 
ângulos difíceis, especialmente em espaços e acessos reduzidos, garantindo 
segurança na exploração (sem a exposição de mergulhadores a situações de risco) 
ao mesmo tempo em que registra todas as estruturas e artefatos relevantes em tempo 
real. Seus manipuladores realizam a coleta de artefatos in loco com pouca ou 
nenhuma alteração do sítio arqueológico alvo do estudo (NUTECMAR,2015). 
 
Figura 17: Destroços de uma embarcação 
 
Fonte: (NUTECMAR,2015) 
 
Inspeção de estruturas Submersas 
 
Os ROVs podem realizar a inspeção visual das condições de estruturas de 
engenharia subaquáticas, tais como pilastras de pontes, barragens de represas, 
condutos, comportas, galerias e turbinas de usinas hidrelétricas, píeres, estruturas de 
cais, vistoria de estações de tratamento de água e esgoto e emissários submarinos 
etc (SUBSEA,2013) 
 
Figura 18: ROV de uma hidrelétrica 
 
Fonte: (SUBSEA,2013) 
 
2.7 CAPACITAÇÃO 
 
Empresas e instituições em todo o mundo oferecem treinamento em robótica 
subaquática. No Brasil, o curso pode ser feito na Núcleo de Tecnologia Marinha e 
ambiental (NUCTEMAR), SENAI,GEP, TECROV entre outras empresas. Os 
treinamentos nestes sistemas são realizados inicialmente em simuladores e 
posteriormente em tanques ou piscinas com diferentes modelos e tamanhos de ROV. 
Durante o treinamento, aprendem-se técnicas básicas e avançadas de pilotagem, 
além das práticas de manutenção, as quais abrangem desde o princípio de 
funcionamento e testes de componentes, até a substituição destes por outros 
sobressalentes. 
No Brasil para ser operador de ROV é necessário possuir algum curso técnico 
e dominar o inglês no nível intermediário é quase um pré-requisito, uma vez que os 
manuais e informações de um ROV vem frequentemente neste idioma. Em outros 
 
países, como os EUA, por exemplo, não é necessário ter curso técnico para ser piloto 
de ROV, basta comprovar experiência na marinha. Desta forma um oceanógrafo, por 
exemplo pode assumir este posto. 
A exigência de um piloto de ROV ter o curso técnico faz com que falte 
profissionais nesta área. Desta forma é uma área a ser explorada, oferecendo salário 
de trainee na faixa de R$ 3.000,00 e, podendo chegar a R$ 10.000,00 para um piloto 
formado. As maiores vagas encontram-se no segmento offshore. Por estes fatores 
pode-se dizer que a profissão de operador de ROV é a profissão do futuro 
(NOGUEIRA,2017). 
 
2.8 MARCOS HISTÓRICOS 
 
Os ROVs já desempenharam atividades que seriam praticamente impossíveis 
ao ser humano, por isso vala a pena citar aqui, alguns destes feitos incríveis: 
 Exploração do navio naufragado Titanic a quase 4.000 metros abaixo do 
nível do mar; 
 Reparação dos problemas relacionados ao vazamento de petróleo a 
1500 metros de profundidade no Golfo do México em 2010. O acidente 
ocorreu devido a explosão de uma plataforma de exploração de petróleo; 
 Resgate da caixa preta do voô 447 da Air France, avião que havia 
desaparecido em 2009. Foi possível também o resgate de alguns corpos 
que ainda estavam presos à fuselagem do avião sob as águas do 
Atlântico. 
 ROV Deep Challenger leva o primeiro ser humano a maior profunidade 
oceânica à aproximadamente 11.000 metros de profundidade nas ilhas 
marianas. 
 
2.9 ROV NO BRASIL 
 
No Brasil, além das aplicações nos poços de petróleo, os ROVs são largamente 
utilizados para: 
 
 a exploração da fauna na região da Amazônia – ROV Luma; 
 
 Inspeção de dutos na floresta amazônica – ROV Luma; 
 Análise e vistoria de obras como pontes, barragens, cascos de embarcações 
e condições dos leitos dos rios – ROV Jaú; 
 Levantamento de atividades geológicas – ROV Jaú; 
 Recuperação de transponders em águas profundas- ROV Laurs. 
 
 Além destas funções e respectivos robôs citados anteriormente, o Brasil foi 
o primeiro país a desenvolver um ROV que não mergulha, que apenas flutua e 
anda na lama da região do Amazonas. A criação deste ROV nomeado de Chico 
Mendes, nome em homenagem ao líder seringueiro e ambientalista do Acre morto 
em 1988, foi oriunda da necessidade de se projetar um robô que avaliasse os 
potenciais impactos e riscos ambientais da indústria do petróleo e gás no 
Amazonas, uma vez que a Petrobras desejava explorar a região sem danificá-la. 
Para tanto foi requerido um robô que superasse os obstáculos naturais desta 
região. A invenção rendeu 3 patentes. O ROV Chico Mendes foi projetado por 
uma equipe multidisciplinar de alunos desde graduação até doutores da UFRJ 
UFSC e UFA com apoio de técnicos de outros centros de pesquisa. Segue abaixo 
uma imagem deste robô: 
 
Figura 19: O ROV brasileiro (Chico Mendes) 
 
 Fonte: (FAPESP,2007). 
 
3 AUV 
 
3.1 DEFINIÇÃO 
 
Os veículos Subaquáticos autônomos (AUVs) são robôs guiados através da 
água pelo seu próprio computador de bordo que controla sistemas de propulsão e 
sensores tornando-os capazes de completar missões com o mínimo ou até mesmo 
sem qualquer intervenção humana. São conhecidos também como veículos 
subaquáticos não pilotados. Estes dispositivos são alimentados por baterias ou por 
células de combustíveis e são capazes de atingir locais profundos e perigosos, que 
são inadequados à permanência humana. Os AUV usufruem de autonomia para a 
geração de sua própria trajetória e possui sensores acoplados aos seus corpos que 
coletam informações variadas, de alta qualidade, sobre o meio que se deslocam 
(MILITARY WIKI, 2015). 
Pelas características citadas anteriormente, é que os AUV são utilizados em 
operações de mapeamento e detecção de estruturas submersas, como rochas e 
obstruções que podem vir a causar avarias na navegação comercial e em submarinos. 
 
3.2 HISTÓRIA 
 
A origem dos AUVs está provavelmente relacionada à criação do torpedo 
Whitehead Automobile “fish” por Robert Whitehead, em 1866. Este veículo era movido 
por meio de ar comprimido. Em seu teste, carregando explosivos, atingiu uma 
velocidade de 3 m/s, percorrendo 700 metros (BRAGA,2014). 
 
 Figura 20: White head automobile “fish” 
 
 Fonte: (WIKIPEDIA,2012) 
 
O primeiro AUV reconhecido pela marinha norte americana foi o veículo de 
pesquisa subaquática de propósito especial (SPURV). Ele foi desenvolvido em 1957 
pelo Laboratório de Física Aplicada da Universidade de Washington e financiado pelo 
Escritório de Pesquisa Naval (ONR). O AUV podia mergulhar até 10.000 pés com uma 
resistência de quatro horas. Sensores de medição de temperatura e condutividade 
foram utilizados para apoiar a pesquisa oceanográfica, foi realizado também estudos 
de difusão e transmissão acústica (BRAGA,2014). 
Após o SPURV, as primeiras gerações dos AUVs entraram em operação no 
início dos anos 1960 e mantiveram-se até meados da década de 1970. Eles pesavam 
aproximadamente 500 kg, operavam à 2,2 m/s por 5,5 horas à 3 km de profundidade. 
Estes veículos tinham poucas finalidades tais como medição de temperatura da água 
e determinação das forças das correntes marítimas. Desta forma até 1970, os AUVs 
foram de certa forma desprezados pelas academias e não eram vistos como atrativos 
rentáveis para empresas relacionadas a marinha (BRAGA,2014). 
Ao longo das outras décadas, os AUVs foram ganhando peso, tecnologia e 
novas funções. Passaram a ter também maior autonomia a atingir maiores 
profundidades. Na virada do século, por exemplo, a C&C Technologies de Lafayette 
produziu o Hugin 3000, que pesava 1400 kg, atingia 3000 metros de profundidade e 
tinha umaautonomia de 40 horas (BRAGA,2014). 
Atualmente os AUVs fazem parte da indústria naval, e são vistos como 
ferramentas quase indispensáveis, quando o assunto é mapeamento e coleta de 
dados marítimos (CONCEIÇÃO, 2016). 
 
3.3 ESTRUTURA 
 
Os AUVs possuem estrutura modular, o que facilita o transporte deste 
dispositivo, uma vez que é possível reparti-lo em partes menores. O tempo de 
manutenção entre as missões é otimizado pela facilidade no acesso dos instrumentos 
em seu interior. A customização é mais uma vantagem positiva dessa estrutura por 
poder apresentar módulos reservados para as fontes de energia, ou por ser possível 
acoplar sensores diferentes sem a necessidade da substituição de um veículo por 
outro (BRAGA,2014). 
 
 
 Figura 21: Estrutura modular de um AUV. 
 
 Fonte: (BRAGA,2014) 
 
Um AUV é constituído basicamente dos seguintes equipamentos: 
 
 Módulo de propulsão e servo motor; 
 Sensores: De pressão, sensor de profundidade, sensor temperatura, sensor 
magnético, sensor de turbidez, sensor biológico (sensor de clorofila); 
 Transdutor acústico; 
 Módulo de controle e comunicação; 
 Bateria; 
 Sistema eletrônico; 
 Fenda de elevação; 
 Sistema de navegação inercial; 
 Módulo de registro de velocidade por doppler (DVL): Consiste em um medidor 
de velocidade. Podem ser fixados sob e/ou sobre o AUV. 
 Módulo ADCP: Perfilador de velocidade Doppler 
 Programa de interface com o veículo (VIP); 
 Bandeja auxiliar de bateria; 
 Sonar de varredura lateral; 
 Sonar frontal de evasão de obstáculos; 
 Módulo CTD: Responsável pela produção de dados tais como cálculo de 
salinidade da água, temperatura e condutividade. 
 Luzes de emergência; 
 Câmera; 
 Pseudotorre: Dentro deste local estão contidas 1 antena de Lan wireless, 1 
antena de GPS e 1 antena de irídio; 
 
 Flutuador de recuperação; 
 Nariz; 
 Módulo de Batimetria: Responsável pelo mensuramento da profundidade do 
AUV. 
Segue abaixo uma figura que melhor ilustra a disposição de alguns destes 
componentes: 
 
 Figura 22: Componentes estruturais de um AUV. 
 
 Fonte: (BRAGA,2014) 
 
3.4 CLASSIFICAÇÃO 
 
 Os AUVs são classificados pelo seu peso ou por quanta massa podem deslocar. O 
peso deste robô é uma grandeza diretamente proporcional a sua autonomia, uma vez 
que o robô será maior terá condições de comportar uma bateria maior em sua 
estrutura. 
 
• Portáteis 
 
São os AUVs que pesam até aproximadamente 100 kg. Considera-se que até 
este peso eles podem ser facilmente transportados sem a necessidade de máquinas 
especiais, além de serem facilmente lançados e recuperados a partir de qualquer 
plataforma. Possuem autonomia entre 10-20 horas. 
 
Este tipo de AUV é comumente empregado em trabalhos próximo da costa, 
como inspeções em áreas confinadas, monitoramento e proteção ambiental, 
localização de minas, segurança de portos e serviços de reconhecimento de área. 
 
Figura 23: Imagem do lançamento do Gavia Defense, 
a partir de uma embarcação de pequeno porte. 
 
Fonte: (BRAGA, 2014) 
 
• Médio Porte 
 
Possui a capacidade de deslocar até 225 kg. Apresentam autonomia entre 
20horas. 
 
Figura 24: Girona 5000 
 
Fonte: (UNIVERSITAT DE GIRONA, 2014). 
• Grande Porte 
 
 
Possuem a capacidade de deslocar até 1360 kg. Podem carregar inúmeros 
sensores de uma só vez, possuem autonomia mais longa por conta de levar consigo 
maior quantidade de células de energia e maior robustez para enfrentar maiores 
profundidades. A autonomia desta classe está localizada na faixa de 40 – 80 horas. 
 
 Figura 25: Remus 6000 
 
 Fonte: (BRAGA,2014) 
 
• Elevado porte 
 
Nesta classe não existe um tamanho limite, podendo o AUV ser 
aproximadamente do tamanho de um submarino. A autonomia deste tipo de veículo 
não é aferida apenas pela capacidade de sua bateria, pois ele utiliza outras fontes de 
energia. Sua autonomia é de aproximadamente 160 Km de distância e cerca de 1 
semana sem a necessidade de recarregar. 
 
Figura 26: Mobile Anti-Submarine Training Target (MASTT) 
 
Fonte: (AUVAC, 2016) 
 
O MASST exibido na ilustração anterior pesa 60 toneladas e possui 24 metros 
de comprimento e é utilizado como alvo em treinamentos de submarinos de guerra. 
 
3.5 PROPULSÃO 
 
 A propulsão dos AUVs é gerada basicamente por meio de hélices ou thrusters como 
são conhecidos. Estes sistemas são alimentados por motores elétricos e geralmente 
apresentam revestimentos selantes para proteger seus componentes internos de 
corrosão (BRAGA,2014). 
 
 Figura 27: Thruster, principal sistema de propulsão 
 utilizado nos AUVs. 
 
 Fonte: (BRAGA,2014) 
 
Os AUVs de maior porte apresentam um sistema eletro-hidráulico, composta 
de motor elétrico + bomba hidráulica, uma vez que este sistema possibilita um maior 
torque para o deslocar esta classe que é mais pesada. 
 
3.6 FONTES DE ENERGIA 
 
 A energia de um AUV provém de sua bateria. Já foram testados diversos elementos 
químicos para fabricar a bateria “ideal” para um AUV, ou seja, aquela com melhor 
relação peso/energia e menor custo. Por enquanto o método mais econômico é a 
energia solar. No entanto, quando a bateria se esgota, é necessário que o AUV suba 
a superfície para recarregar, tarefa não muito bem vista pelos cientistas e empresas. 
 
Desta forma nos últimos anos há um crescente investimento em sistemas de docagem 
subaquáticos para que o AUV possa recarregar sua bateria sem a necessidade de 
subir à superfície. 
 
Figura 28: AUV recebendo energia do sol. 
 
Fonte: (MILITARY,2010) 
 
 
Figura 29: Estação de docagem de um REMUS 
 
Fonte: (RESEARCHGATE,2008) 
 
3.7 TECNOLOGIAS DE NAVEGAÇÃO 
 
 Um grande empecilho na navegação de um AUV é perfazer a trajetória ideal. 
Para resolver este problema, pesquisadores já desenvolveram diversos programas e 
tecnologias distintos. São alguns deles: 
 
• ACO 
 
O Algoritmo de colônias de formigas é um algoritmo que encontra o 
caminho mais rápido entre dois nós distintos, neste caso os nós já são 
previamente conhecidos, criando caminhos entre cada nó e também excluindo 
caminhos proibidos. Caminhos proibidos podem ser por exemplo tubulações 
bloqueadas. O ACO leva em consideração comportamentos reais de formigas, 
onde se busca escolher o menor caminho entre dois pontos. 
 
• Navegação estimada 
 
Consiste em integrar a velocidade do veículo no tempo para se obter 
uma nova posição estimada. As medições da velocidade são feitas utilizando 
uma bússola e um sensor que mede a velocidade de deslocamento da água. 
O grande problema enfrentado por esta tecnologia é que a velocidade do 
AUV sofre influência das correntes marítimas que não são detectadas pelos 
sensores de velocidade. Este fator gera estimativas de posicionamento 
extremamente distantes da realidade (BRAGA,2014). 
 
• Navegação Inercial e o Efeito Doppler 
 
Consiste basicamente de acelerômetros e agulhas giroscópicas que 
medem o veículo em três dimensões e três ângulos de rotação. As acelerações 
e variações angulares do veículo são integradas no tempo para estimar a 
posição atual do veículo. Para que o sistema trabalhe corretamente, é 
necessário que a posição inicial seja definida através da tecnologia USBL e um 
GPS. O perfilador de velocidade com efeito Doppler (ADCP) atua para indicar 
a velocidade e a altitude em que o AUV se encontra. Este dispositivo atua 
 
através de emissão deondas acústicas e recepção destes pulsos no fundo do 
mar. O problema da utilização desta tecnologia se refere ao custo operacional 
que é elevado (BRAGA,2014). 
 
• Navegação Acústica 
 
Consiste na utilização da tecnologia LBL ou USBL, ou seja, ondas 
acústicas são emitidas e recebidas pelos transponder acústicos. Tanto o LBL 
quanto o USBL utilizam transdutores para possibilitar a navegação. Em 
resumo, a posição do AUV é definida por pulsos acústicos. 
Foi visto que nos dois últimos sistemas de navegação, as tecnologias LBL e 
UBL são utilizadas.O LBL em transponders que estão posicionados no fundo 
do mar. O AUV emite um sinal acústico que chega aos transponders acústicos 
fixados no fundo do mar, chamados de Beacons, o tempo levado entre a 
emissão e recepção deste sinal acústico será utilizado para definir a posição 
do AUV. Já o USBL tem seus transpoderes localizados sob o casco do navio e 
o outro no AUV. O tempo de transmissão entre a emissão do pulso inicial até a 
detecção da resposta é medido pelo sistema de USBL e é convertido em uma 
distância, levando sempre em consideração o perfil da velocidade do som na 
água. Para enfim determinar a posição do AUV, o USBL calcula a distância e o 
ângulo entre o trasceiver e o beacon. OS ângulos são medidos pelo transceiver. 
Portanto através da posição do navio e da medição da distância e dos ângulos 
é possível localizar o ponto submerso com precisão (BRAGA,2014). 
 
 Figura 30: Navegação de um AUV auxiliado pela tecnologia USBL 
 
 Fonte: (ROCHA,2012) 
 
3.8 COMUNICAÇÃO E TROCA DE DADOS 
 
A Comunicação dos AUVs envio dos dados provenientes de sua missão, assim 
como para receberem informações referentes a atualização de rotas, alteração de 
missão ou atualização de software ocorre principalmente pela comunicação via 
satélite. Para tanto o AUV deve emergir para que possa receber as ondas 
eletromagnéticas sem atenuação causada pela água. 
No que se refere a comunicação sob água, o principal problema está na 
maneira em como os transdutores convertem energia elétrica em ondas sonoras. O 
oceano enfraquece rapidamente a energia acústica de acordo com o aumento da 
frequência. Desta forma seria necessário reduzir a frequência para comunicações a 
longa distância, porém em baixas frequências deve-se aumentar muito o tamanho do 
transdutor, o que faz com que ele perca velocidade nas taxas de transmissão. Além 
disso não se é possível projetar um transdutor ideal para cada AUV, uma vez que a 
velocidade e direção dos sinais sonoros variam de acordo com as ondas de superfície, 
a temperatura, a maré e as correntes marítimas. Uma solução para este problema que 
vem sendo pensada e trabalhada é a criação de estações de docagem subaquáticas 
para comunicação e troca de dados dos AUVs, além de recarga de suas baterias. 
 
3.9 APLICAÇÕES 
 
Devido a sua levada mobilidade sob o oceano o AUV possui diversas 
aplicações em diversos segmentos. São alguns deles: 
 
• Indústria do Petróleo 
 
A busca de hidrocarbonetos tem levado a indústria do petróleo a profundidades 
cada vez maiores. A gigante BP (British Petroleum) vem usando com frequência 
os AUVs para os seus levantamentos geofísicos. O AUV é utilizado para levantar 
mapas detalhados no fundo do mar antes de começar a construir a infra estrutura 
submarina. As tubulações e as finalizações submarinas podem começar a ser 
instaladas de maneira mais econômica com o mínimo de interrupção do meio 
 
ambiente. Além disso o AUV pode atuar inspecionando as estruturas de 
exploração de petróleo já construídas. 
 
 Figura 31: Bluefin -21 em trabalho de inspeção 
 
 Fonte: (THE AUTO CHANNEL,2016) 
 
• Indústria da Pesca 
 
Os métodos acústicos dos AUVs tem sido amplamente utilizados na indústria 
da pesca para a localização de cardumes, determinação do tamanho da população 
e estudos ambientais. 
 
 Figura 32: Concentração de cardumes, geradas pelo Autosub-1 
 
 Fonte: (Braga,2014) 
 
 
• Monitoramento Ambiental 
 
O AUV vem sendo empregado para estudo de lagos e oceanos, principalmente 
no que se refere a coleta de imagens de novas espécimes. Segue abaixo a foto do 
Stingray que é um robô subaquático criado por estudantes de San Diego para 
explorar o fundo do oceano. 
 
Figura 33: Modelo sólido do Stingray e na água acompanhado de um mergulhador 
 
Fonte: (BRAGA, 2014) 
 
O Stingray é um AUV composto em sua maior parte de fibra de carbono. Ele utiliza 
um sistema de propulsão única que inclui duas hélices para controle e permitem 
manobrabilidade precisa em baixas velocidades e capacidade de planar. 
 
• Militar 
 
No segmento militar, o AUV é projetado para exercer diversas funções tais como: 
 Inteligência, vigilância e reconhecimento; Figura 34: AUV militar 
 Identificação e contramedidas de minas; 
 Guerra anti-submarina; 
 Comunicação; 
 Inspeção/Identificação; 
 Oceanografia; 
 Entrega de carga útil; 
 Operações de informação. 
 Fonte: (WIKIPEDIA,2014) 
 
 Detecção de Destroços 
 
Os AUVs tem sido a solução quando o assunto é identificação de destroços de 
navios e aviões sob o oceano. Navios como o Titanic e destroços do voô como o 
447 da comphania Air France só puderam ser localizados graças ao exelente 
desempenho destes robôs sob elevadas profundidades de água. Segue abaixo a 
figura de um “localizador de aviões”. 
 
Figura 35: Towed pingle locator 
 
 Fonte: (BRAGA,2014) 
 
O Towed Pingle Locator é um robô subaquático elaborado para receber 
o sinal de um transponder montado junto aos gravadores de voz localizados da 
cabine do piloto de aviões comerciais. Ele é capaz de localizar aviões até 6100 
metros de profundidade. 
 
• Lazer 
 
Muitos estudantes constroem AUVs para competições para atingir algum 
objetivo ou mesmo por lazer. Geralmente estes AUVs são mais simples e são 
testados em piscinas. 
 
• Tráfico de Drogas 
 
Muitos traficantes tem usado os AUVs para transporte de drogas ilegalmente. 
O fato de eles viajarem de forma autônoma é uma vantagem vista pelos bandidos, 
já que para ele chegar ao seu destino final basta programar sua trajetória e 
controla-la por meio de um GPS. 
 
4 ROV vs AUV 
 
Como foi visto no decorrer do trabalho os AUVs e os ROVs se diferem quanto 
a sua autonomia de operação e quanto a maior parte das funções em que eles são 
empregados. Na verdade, muitas vezes eles trabalham em conjunto, portanto são 
tecnologias que se complementam. 
A utilização destes UUVs (veículos submarinos não tripulados) tem gerado uma 
eficiência e segurança infinitamente superior comparada a utilização de 
mergulhadores humanos, uma vez que atividades de exploração do oceano, reparos 
em estruturas submersas, desativação de minas entre outras inúmeras tarefas podem 
ser realizados com muito maior velocidade e precisão por estas máquinas. Estes robôs 
tem gerado uma economia entre 40% e 60% no que se refere a operações de pesquisa 
em águas profundas e tem apresentado resultados surpreendentes, de ótima 
qualidade. 
Fica nítido também que algumas atividades seriam impossíveis sem a utilização 
destes robôs subaquáticos e que eles geram não somente novos campos a serem 
explorados, assim como novos empregos ( fabricantes de robôs, operadores de ROV, 
programadores de AUV, instaladores de USBL e LBL, entre outros). 
 
Figura 36: Funcionários de uma empresa fabricante de ROVs 
 
Fonte: (MATE,2012). 
 
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https://news.nationalgeographic.com/news/2012/03/120325-james-cameron-
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https://en.wikipedia.org/wiki/Autonomous_underwater_vehicle> (Acesso em 
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Links 
 
Composição ROV 
 https://www.youtube.com/watch?v=dcT3LcMbX7s 
 
 
Resgate de um Marlin na Árvore de Natal 
https://www.youtube.com/watch?v=0vJqRdVouZc 
 
 
Passo a passo mergulho de um ROV a 3000 metros de profundidade 
https://www.youtube.com/watch?v=mw5gdq9HCwo