A Micro-Aerial Platform for Vessel Visual Inspection based on Supervised Autonomy

Abstract

[eng] Seagoing vessels have to undergo regular visual inspections in order to detect the typical defective situations affecting metallic structures, such as cracks and corrosion. These inspections are currently performed by ship surveyors manually at a great cost. To make ship inspections safer and more cost-efficient, this paper presents a Micro-Aerial Vehicle (MAV) intended for visual inspection and based on supervised autonomy. On the one hand, the vehicle is equipped with a vision system that effectively teleports the surveyor from the base station to the areas of the hull that need inspection. On the other hand, the MAV is the result of a complete redesign of a visual inspection-oriented aerial platform that we proposed some years ago, with the aim of introducing the surveyor in the control loop and, in this way, enlarge the range of inspection operations that can robustly be carried out. Another goal is to make the platform as usable as possible for a non-expert. All this has been accomplished by means of the definition of different autonomous functions, including obstacle detection and collision prevention, and extensive use of behavior-based high-level control. The results of some experiments conducted to assess both the performance and usability of the platform are discussed at the end of the paper.

[spa] Los buques marítimos deben someterse a inspecciones visuales periódicas para detectar las típicas situaciones defectuosas que afectan a las estructuras metálicas, como grietas y corrosión. Actualmente, estas inspecciones las realizan manualmente los peritos navales a un coste elevado. Para hacer que las inspecciones de buques sean más seguras y rentables, este artículo presenta un vehículo microaéreo (MAV) destinado a la inspección visual y basado en una autonomía supervisada. Por un lado, el vehículo está equipado con un sistema de visión que teletransporta eficazmente al topógrafo desde la estación base a las zonas del casco que necesitan inspección. Por otro lado, el MAV es el resultado de un rediseño completo de una plataforma aérea orientada a la inspección visual que propusimos hace algunos años, con el objetivo de introducir al topógrafo en el lazo de control y, de esta manera, ampliar el rango de operaciones de inspección que puedan llevarse a cabo de manera robusta. Otro objetivo es hacer que la plataforma sea lo más utilizable posible para personas no expertas. Todo esto se ha logrado mediante la definición de diferentes funciones autónomas, incluida la detección de obstáculos y la prevención de colisiones, y el uso extensivo de control de alto nivel basado en el comportamiento. Los resultados de algunos experimentos realizados para evaluar tanto el rendimiento como la usabilidad de la plataforma se analizan al final del artículo.

[cat] Els vaixells marítims s'han de sotmetre a inspeccions visuals periòdiques per detectar les situacions de defectuoses típiques que afecten les estructures metàl·liques, com ara esquerdes i corrosió. Aquestes inspeccions les realitzen actualment els inspectors de vaixells manualment a un gran cost. Per tal que les inspeccions dels vaixells siguin més segures i rendibles, aquest article presenta un vehicle micro-aeri (MAV) destinat a la inspecció visual i basat en una autonomia supervisada. D'una banda, el vehicle està equipat amb un sistema de visió que teletransporta efectivament l'agrimensor des de l'estació base fins a les zones del casc que necessiten inspecció. D'altra banda, el MAV és el resultat d'un redisseny complet d'una plataforma aèria orientada a la inspecció visual que vam proposar fa uns anys, amb l'objectiu d'introduir l'aparellador en el bucle de control i, d'aquesta manera, ampliar la gamma de operacions d'inspecció que es poden dur a terme de manera robusta. Un altre objectiu és fer que la plataforma sigui el més utilitzable possible per a un no expert. Tot això s'ha aconseguit mitjançant la definició de diferents funcions autònomes, incloent la detecció d'obstacles i la prevenció de col·lisions, i l'ús extensiu del control d'alt nivell basat en el comportament. Al final del document es comenten els resultats d'alguns experiments realitzats per avaluar tant el rendiment com la usabilitat de la plataforma.