Robotikk for ubemannede oppdrettsanlegg

Nede i oppdrettsmerden, sammen med 200 000 laks og med en avstand på 2-3 meter fra notveggen, svømmer en ROV for å sjekke at noten er hel og uten hull. Det spesielle i dette tilfellet, er at ROV-piloten ikke bruker joystickkonsollen for å detaljstyre ROVens bevegelser. I stedet er det autopilotfunksjoner som sørger for at ROV-en holder riktig avstand og vinkel mot noten, samt hastighet og dybde. Notarealet, som er på størrelse med en fotballbane, inspiseres derfor på en mer systematisk og effektiv måte. På den ene skjermen vises en 3D-visualisering av noten, med ROVens posisjon relativt til noten, og hvilke arealer som er inspisert. Et datasynbasert hulldeteksjonssystem arbeider i bakgrunnen, og varsler piloten om notskade. Beskrivelsen over stammer fra demonstrasjon av resultatene i prosjektet MerdROV, et forskningsprosjekt som ble avsluttet i 2015, utført av SINTEF Ocean i samarbeid med ROV-produsenten Argus Remote Systems AS og flere andre industripartnere. SINTEF Ocean har også flere andre prosjekter hvor bruk av robotikk og autonome systemer for anleggsoperasjoner og overvåkning av fiskens tilstand, svarer på mange av næringens utfordringer.

Vanlige utfordringer
Tradisjonell bruk av undervannsrobotikk, for eksempel innen olje og gass, foregår nær eller på havbunnen, gjerne på store dyp, mens det i havbruk opereres på grunt vann og i bølgesonen, som skaper utfordringer ved store bølgetilstander. Merdene er bygd opp av fleksible konstruksjoner, som deformeres av strøm- og bølgekrefter, noe som setter spesielle krav til navigasjon og baneplanlegging. Den store tettheten av fisk reduserer ytelsen til hydroakustiske posisjonerings- og kommunikasjonssystemer. Dette er utfordringer som vi i SINTEF Ocean har arbeidet med å løse, og som er viktig for sikker og effektiv bruk av mobile robotplattformer i oppdrettsmiljøet.

Flyvende droner for inspeksjon av oppdrettsanlegg. Foto: Eirik Svendsen, SINTEF Ocean. 

ARTIFEX-konseptet
Eksisterende løsninger innen dagens lakseoppdrett er svært avhengig av manuell arbeidskraft og mannskap på merdringen. Trenden har vært at anleggene flyttes lengre til havs, hvor eksisterende teknologi og metoder setter begrensinger for sikker operasjon, med sine værvindubegrensinger og med dårlig regularitet som resultat. Gjennom det pågående prosjektet ARTIFEX, som SINTEF Ocean utfører i samarbeid med bl.a. Maritime Robotics og Argus Remote Systems, adresseres disse utfordringene. I ARTIFEX skal det utvikles et robotsystem bestående av tre farkoster i samspill, hvor en USV (Unmanned Surface Vehicle) fungerer som moderfarkost og bærer av ROV og RPAS (Remotely Piloted Aircraft Systems). Prosjektet vil muliggjøre at inspeksjon, over og under vann, samt lettere intervensjonsoppgaver, kan styres fra et landbasert kontrollsenter uten bemanning på lokaliteten. De tre farkostene som utgjør ARTIFEX-konseptet, begynner i dag, hver for seg, å bli etablert teknologi. Forskningsutfordringene ligger derfor i å koble de fysiske systemene sammen, samt utvikling av et semi-autonomt kontrollsystemer som sørger for samspill mellom farkostene og havbrukskonstruksjonene. Det arbeides nå med å utvikle de ulike delteknologiene, før det hele skal integreres i en fullskala prototype, som skal testes på oppdrettsanlegg neste år.

Illustrasjon av prosjektene ARTIFEX og CageReporter. Foto: Andreas M. Lien, SINTEF Ocean

CageReporter
Oppdrettsnæringen har mange utfordringer knyttet til manglende nøyaktighet og kontroll innen oppdrettssituasjonen. De største oppdrettslokalitetene produserer 15 000 tonn laks, gjerne fordelt på 15 merder. Til tross for dette har man i dag kun et minimum av teknologiske løsninger som kan bistå i å bringe fisken gjennom produksjonssyklusen i sjøen, og innen flere områder er produksjonsprosessen suboptimal. Nøkkelvariabler som eksempelvis fôringstilstand og fôrspill, antall fisk, snittvekt og tilvekst, lusetilstand, og helsetilstand har man enten mangelfull kontroll med, eller at nøyaktigheten og detaljnivået i både rom og tid ikke er tilfredsstillende. Dette er bakgrunnen for prosjektet CageReporter, hvor det skal benyttes autonome og trådløse undervannsfarkoster (AUV), som bærer av sensorsystemer for datafangst for å rapportere løpende om fiskens og produksjonsmiljøets status. Det vil benyttes en AUV i hver merd, som vil være resident (undervannsdocking), for 24/7 overvåkning. Gjennom prosjektet skal det utvikles autonom funksjonalitet, og lavkostnadsteknologi for merdnavigasjon, undervannskommunikasjon og kamera- og datasynsystemer. Ett av hovedmålene for prosjektet er at AUV-en skal være biointeraktiv, det vil si at den skal oppsøke og operere sammen med fisken, og innhente informasjon om fiskens adferd for blant annet å kunne gi informasjon om helsetilstand og fôringsadferd. SINTEF Ocean utfører prosjektet i samarbeid med bl.a. Water Linked AS og Sealab AS. Prosjektet ble satt i gang sommeren 2017 og skal ferdigstilles i 2019 med demonstrasjon i fullskala oppdrettsmerd.