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離岸複合無人載具協同操控平台

數位化、無人化、智慧化運維技術可減少離岸運維的成本支出。其中,多載具協作技術、無人載具操控平台系統大多掌握於國外。臺灣離岸風場的海象多數時間的風浪達4~5級,多使用外船搭配人工操控ROV、UAV,高度仰賴操作手經驗。本技術之開發,適用於本土之USV,整合ROV與UAV,並具備完整自動化巡檢功能,解決產業面臨的技術與人力問題。結合國際技術單位與國內離岸作業單位,開發多載具整合系統,建立載具協同功能,開發遠端操控平台與自航行巡檢模式,提高運維效率,並降低CTV與人員成本支出。

離岸複合無人載具協同操控平台
圖 1:離岸複合無人載具

無人水面載具與無人水下載具整合技術

  • 系統自動化與智慧化:以三機整合之無人載具邁向離岸風場水上/水下日常運維無人化、自動化、智慧化運維機制。可手動操控或路徑規劃進行無人載具操控,並透過5G/LTE/衛星進行通訊。
  • 自航行系統:透過整合環境感知系統及自航行系統,實現自主路徑預測及修正偏航,提升自主航行的穩定性、操縱性。
  • 多種無人載具整合協作技術:無人水面載具(USV) 可佈放LAR (Launch and Recovery Systems) 或科研儀器,或是搭配水下遙控無人載具(ROV)與無人飛行載具(UAV)。
  • 自主工作模式:遠端自主工作模式,具自主返航能力,並保留手動駕駛能力,符合IMO安規。
  • 工作船配合操控:採用點對點通訊於10km範圍內遠程控制。
  • 陸地操作中心:透過多通道通訊系統(海事衛星/2.4/5GHz)進行資料與遙控備援。
  • 多感測器整合系統(影像監控、避碰感知、導航、環境感知…等)。

無人水面載具 (Unmanned surface vehicle, USV)

  • 設計開發之USV,採雙體船型設計,船艏採流線化尖艏設計,具高橫向穩度與平台空間,同時可減少迎浪阻力。
  • 4級風浪內工作能力,可於5級風浪返航。
  • 搭載自穩定飛行平台:採用電機控制搭配IMU,抵銷船體搖晃,在5級浪內保持平台水平。
  • 配置吊掛式LARS:收放臂與支撐平台整合設計,增加佈放/回收穩定性,可佈放≤35kg之ROV、科研儀器。
  • 可由中小型船吊掛,1.5m模深,提供額外浮力、載重。
  • 配合母船的風場作業周期,續航力為 10 天 (約800海浬航行能力)。
  • 多載具作業模式:USV由母船搭載至風場進行部署與回收,並搭配不同載具,進行以下3種作業:(1) 風力機塔架及葉片外觀巡檢 (USV+UAV),(2) 水下基樁外觀巡檢 (USV+ROV),(3) 海掃測繪作業模式 (USV+科研儀器)。

自穩定飛行平台

自穩定飛行平台結構
圖 2:自穩定飛行平台結構設計

一般UAV無人機難以在3-4級海況下的搖晃船隻起降。搭載自穩定飛行平台,透過IMU高頻回授+伺服馬達兩軸動態補償,在惡劣海况下起降成功率>95%。

無人水面載具(USV)遠端操控技術

【自主航行試驗平台】

自主航行試驗平台水池測試
圖 3:自主航行試驗平台水池測試
  • 整合GNSS、IMU、AIS與環境感測等觀測資料進行決策融合。
  • 依據任務需求可執行手動與全自主模式切換。
  • 驗證港灣內航向控制、路徑追蹤與目標點導航精度。
  • 評估通訊中斷下之失效安全機制(自主返航)。

【搖導控制站】

  • 整合各子系統,顯示USV狀態與海域環境資訊。
  • 提供即時影像回傳與多畫面監控,強化任務監控能力。
  • 支援遠端任務與航線規劃,結合演算法實現自主控制。
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