Tecnologia Subacquea all’Avanguardia: Crawfish è un robot per la manutenzione e il monitoraggio delle pale eoliche offshore
di Lisa Borreani
Con l’aumento del numero di turbine eoliche installate in Europa, soprattutto negli impianti offshore, il tema della manutenzione è diventato sempre più cruciale. Questi impianti rappresentano un pilastro della transizione energetica, contribuendo in modo significativo alla decarbonizzazione. Tuttavia, garantire la longevità delle turbine richiede interventi periodici, come l’ispezione dei componenti strutturali, la riparazione delle protezioni anticorrosione e l’analisi dei cordoni di saldatura. Gran parte di questi compiti viene ancora svolta da subacquei industriali, rendendo le operazioni non solo costose, ma anche rischiose e complesse da gestire.
Per affrontare questi problemi, il Fraunhofer Institute for Optronics, System Technologies and Image Exploitation (SOT) ha sviluppato il veicolo subacqueo Crawfish, basato su un robot open source chiamato “BlueROV2”. Questo robot rappresenta una soluzione innovativa per la manutenzione subacquea, poiché consente di automatizzare molte operazioni che, altrimenti, richiederebbero la presenza umana in ambienti pericolosi.

BlueROV2: il robot padre di Crawfish
Dal suo lancio nel 2016, il BlueROV2 si è affermato come un Remotely Operated Vehicle (ROV) versatile e accessibile. Grazie al suo costo contenuto e alla sua natura modulare, il BlueROV2 è stato adottato non solo da aziende e istituzioni accademiche, ma anche da appassionati e governi. Una delle sue caratteristiche distintive è l’approccio open-source, che permette agli utenti di personalizzare l’hardware e il software in base alle loro esigenze specifiche, rendendolo adattabile a una vasta gamma di applicazioni.
Il BlueROV2 viene consegnato parzialmente assemblato, richiedendo agli utenti circa sei-otto ore per il completamento. Questo approccio modulare consente di iniziare con una configurazione di base e di aggiungere progressivamente accessori o modifiche a seconda delle necessità. Non si è quindi vincolati a una configurazione standard al momento dell’acquisto. Gli accessori possono essere aggiunti, rimossi e sostituiti, rendendo il BlueROV2 estremamente flessibile. Inoltre, il kit di aggiornamento per la configurazione “pesante” consente di migliorare ulteriormente le prestazioni del veicolo, aumentando la stabilità e la manovrabilità grazie a un controllo a 6 gradi di libertà e alla stabilizzazione attiva di beccheggio e rollio. Questo aggiornamento include ulteriori propulsori verticali e garantisce una spinta doppia in direzione verticale, ideale per operazioni che richiedono precisione, come l’uso del Newton Subsea Gripper, una pinza sottomarina per raccogliere oggetti o eseguire manipolazioni.

Caratteristiche principali di BlueROV2
In condizioni di visibilità limitata, spesso tipiche degli ambienti marini profondi, è possibile equipaggiare il BlueROV2 con un sonar per immagini, che fornisce una rappresentazione bidimensionale delle aree circostanti e facilita la navigazione. I sonar a scansione meccanica sono tra i più utili per queste operazioni, poiché offrono un’immagine acustica dall’alto e aiutano a individuare ostacoli o bersagli subacquei. Inoltre, un ecoscandaglio o altimetro può essere installato per misurare la distanza tra il ROV e il fondale marino, garantendo maggiore sicurezza durante le operazioni in acque poco visibili.
Il controllo del BlueROV2 avviene tramite un gamepad, e il controller Xbox è generalmente preferito per la sua compatibilità con il software QGroundControl, anche se altre opzioni sono disponibili. Per quanto riguarda l’alimentazione, il BlueROV2 funziona con una batteria integrata, che offre un sistema portatile senza bisogno di generatori esterni. Tuttavia, esiste anche l’opzione di alimentazione ad alta tensione per applicazioni più complesse o di lunga durata.
Grazie alla sua flessibilità e alle molteplici opzioni di personalizzazione, il BlueROV2 rappresenta un notevole passo avanti per le operazioni di manutenzione subacquea, riducendo i rischi e migliorando l’efficienza dei lavori in ambienti offshore. Attraverso il progetto Crawfish, il Fraunhofer SOT ha dimostrato che i robot possono essere strumenti chiave per la sostenibilità, supportando la crescita dell’energia eolica con soluzioni tecnologiche all’avanguardia.

Lo sviluppo di Crawfish
Crawfish è un robot subacqueo progettato dal team di ricerca Fraunhofer Smart Ocean Technologies in Germania, sviluppato per eseguire complesse operazioni di manutenzione su strutture offshore. Con un peso di circa 20 kg, Crawfish è dotato di quattro ruote a trasmissione diretta che permettono una notevole manovrabilità su superfici curve e piane, consentendo di operare su strutture come le turbine eoliche. Il robot è controllato da remoto da un operatore sulla superficie, il quale ne guida i movimenti con precisione per eseguire lavori di ispezione e riparazione.
Il design del robot è pensato per navigare fino a 50 metri di profondità, muovendosi agilmente lungo le strutture offshore, inclusi i piloni delle turbine eoliche. Equipaggiato con telecamere ad alta risoluzione, Crawfish è in grado di individuare danni o anomalie sulla superficie delle strutture, come graffi o lesioni alla vernice anticorrosione, un problema comune che, se non trattato tempestivamente, può portare alla corrosione e al deterioramento delle stesse.
Un aspetto innovativo di Crawfish è la capacità di riparare autonomamente il rivestimento anticorrosione danneggiato. Il robot utilizza una spazzola montata su un’unità lineare per applicare uno speciale materiale bicomponente che ripristina la protezione nei punti critici. Questo sistema automatizzato rappresenta un notevole vantaggio in termini di efficienza e sicurezza, riducendo la necessità di intervento umano diretto in ambienti subacquei rischiosi.
Crawfish per il monitoraggio

Oltre alla manutenzione strutturale, Crawfish è anche utilizzabile per monitorare e leggere dati da sistemi avanzati come il collare sensore CoMoBelt ®, che rileva crepe nei cordoni di saldatura grazie a sensori a ultrasuoni. Il robot utilizza una testina di lettura che, tramite induzione, fornisce energia al sensore e raccoglie i dati di misurazione attraverso una connessione WLAN. Questo tipo di monitoraggio, preciso e automatizzato, garantisce una sorveglianza costante delle condizioni delle strutture offshore, riducendo al minimo i tempi di fermo e massimizzando la sicurezza e l’efficienza operativa.
Crawfish è già stato testato con successo nelle acque del Mar Baltico, dimostrando la sua efficacia operativa sulla piattaforma di ricerca situata al largo di Nienhagen. Con le sue avanzate capacità di ispezione e riparazione, rappresenta una soluzione altamente innovativa per affrontare le sfide della manutenzione delle strutture offshore, contribuendo a garantire la loro affidabilità e durata nel tempo.
Laboratorio subacqueo “Minilab” per prove marittime
Il Minilab, un laboratorio subacqueo mobile sviluppato dal gruppo di ricerca Fraunhofer “Smart Ocean Technologies” (SOT), rappresenta un’innovazione cruciale per il testing di nuovi materiali, sensori e rivestimenti antivegetativi in ambienti marittimi complessi. L’obiettivo di questa piattaforma è quello di accelerare e rendere più efficiente lo sviluppo di tecnologie subacquee, testandole direttamente in acque reali, come laghi, fiumi e mari, offrendo risultati rapidi e concreti. Dopo il successo della sua messa in servizio, il Minilab è ora disponibile per una vasta gamma di scenari di test, rivolgendosi a partner sia del mondo accademico che industriale.
Grazie al Minilab, le aziende e i ricercatori possono testare le loro innovazioni in condizioni marittime reali, il che rappresenta un notevole vantaggio rispetto ai tradizionali test in laboratorio, che spesso non riescono a replicare fedelmente le sfide poste dagli ambienti acquatici. L’ampia gamma di applicazioni possibili include lo sviluppo di rivestimenti ecologici per prevenire la crescita di alghe e altri organismi marini sugli scafi delle navi, la sperimentazione di nuove leghe resistenti all’acqua salata e lo sviluppo di sensori avanzati, come magnetometri e idrofoni. Questi ultimi, in particolare, possono essere utilizzati per il monitoraggio del rumore sottomarino prodotto dal traffico navale, un aspetto sempre più rilevante per la protezione degli ecosistemi marini.

Come si struttura il Minilab
Il Minilab è composto da una struttura modulare in acciaio, con una lunghezza del bordo di circa 70 centimetri, il che lo rende facilmente trasportabile. Questa caratteristica permette di spostarlo agilmente da un sito di test all’altro, senza la necessità di attrezzature di grandi dimensioni o logistica complessa. Il laboratorio è dotato di sensori standard che misurano parametri come temperatura, pressione, ossigeno disciolto, clorofilla, torbidità dell’acqua e radiazioni UV, tutti elementi fondamentali per comprendere le condizioni ambientali in cui si svolgono i test. Inoltre, grazie all’integrazione di sensori per la misurazione del pH, il Minilab può monitorare l’acidità o la basicità dell’acqua, dati essenziali per la ricerca marina e la sperimentazione di materiali resistenti alla corrosione.
Attualmente, l’energia necessaria per il funzionamento del Minilab viene fornita attraverso un collegamento elettrico da terra, mentre i dati raccolti vengono inviati via cavo a un sistema di misurazione esterno, che li trasmette in tempo reale ai computer dei ricercatori tramite la rete LTE. Tuttavia, il team di ricerca del Fraunhofer sta già lavorando a una versione migliorata del Minilab che sarà completamente autosufficiente. In questa futura versione, il laboratorio sarà alimentato da batterie collocate in una boa galleggiante, rendendo inutile il collegamento fisico con la terraferma e permettendo una maggiore libertà di movimento e posizionamento. I dati raccolti dai sensori verranno poi trasmessi direttamente alla boa e inoltrati tramite un router di telefonia mobile, semplificando ulteriormente il processo di raccolta e analisi.
Le sue principali funzioni
Un aspetto particolarmente interessante del Minilab è la sua flessibilità. Grazie alla sua struttura aperta e modulare, il laboratorio può essere equipaggiato con una vasta gamma di dispositivi di misurazione aggiuntivi, a seconda delle esigenze specifiche dei ricercatori o delle aziende che lo utilizzano. Questa flessibilità rende il Minilab adatto a una vasta gamma di test subacquei, che vanno dall’analisi di materiali resistenti alla corrosione in acque salate fino alla sperimentazione di nuovi rivestimenti antivegetativi per strutture offshore. Le applicazioni sono numerose e possono includere anche la valutazione di come gli ecosistemi marini rispondano all’introduzione di nuove infrastrutture, come scogliere artificiali o boe di ancoraggio. In questi casi, il Minilab può essere posizionato vicino a tali strutture per osservare in che modo gli organismi marini reagiscono alle nuove geometrie o materiali, fornendo informazioni preziose per migliorare la sostenibilità delle costruzioni subacquee.
Oltre a essere un’ottima risorsa per la sperimentazione di materiali e sensori, il Minilab si rivela particolarmente utile anche per l’industria dell’acquacoltura, che sta cercando di adattarsi alle sfide poste dal cambiamento climatico e dall’aumento della domanda globale di cibo sostenibile. Con l’aumento della popolazione mondiale e il cambiamento delle abitudini alimentari verso diete senza carne, l’acquacoltura di alghe commestibili sta diventando una soluzione sempre più interessante. In questo contesto, il Minilab può monitorare i parametri vitali dell’acqua, come temperatura e salinità, per garantire che le condizioni siano ottimali per la crescita delle colture di alghe, che spesso provengono da ambienti oceanici più freddi rispetto al relativamente caldo Mar Baltico.
Prospettive future
La capacità del Minilab di fornire dati rapidi e accurati lo rende uno strumento di grande valore per test che richiedono velocità, precisione e adattabilità a diversi ambienti di prova. Tuttavia, in alcuni casi, possono essere necessari esperimenti a lungo termine, per i quali il Minilab non è l’ideale. Per soddisfare queste esigenze, il Fraunhofer SOT ha avviato una collaborazione con il Center for Ocean Ventures and Entrepreneurship (COVE) in Nuova Scozia, Canada. Il COVE ha sviluppato un proprio laboratorio sottomarino per test prolungati lungo la costa atlantica nordamericana, complementando l’offerta del Minilab con una soluzione adatta a sperimentazioni di durata maggiore. Mentre il Minilab è pensato per test rapidi in ambienti diversi, la soluzione canadese è ideale per esperimenti a lungo termine in condizioni oceaniche stabili.
Grazie alla combinazione di flessibilità, portabilità e capacità di adattamento, il Minilab apre nuove possibilità nel campo della ricerca subacquea, supportando aziende e istituzioni nell’accelerare l’innovazione tecnologica in un settore che sta diventando sempre più centrale per lo sviluppo sostenibile.