El sector eólico está experimentando una transformación impulsada por la automatización y apuesta cada vez más por el uso de vehículos autónomos para realizar inspecciones y mantenimiento, ya que esto les permite optimizar operaciones facilitando la inspección en zonas más complejas y minimizan riesgos para los trabajadores. Sin embargo, su éxito depende de un entrenamiento eficaz de los vehículos en entornos seguros y controlados que los prepare para situaciones reales.
Además de optimizar sus operaciones, las empresas de este sector buscan también mejorar y disponer de un mantenimiento predictivo de sus instalaciones. Al tratarse de infraestructuras críticas, contar con un servicio sin interrupciones es clave para garantizar un buen mantenimiento de estas. Es muy importante para las empresas poder analizar con antelación el estado de los aerogeneradores u otros elementos claves de los parques para así poder prolongar la vida útil de los equipos y garantizar un funcionamiento más eficiente y sostenible de los parques eólicos.
En respuesta a todos estos retos, Arisnova presenta ePARK, un entorno de simulación 3D desarrollado con el motor de Unity y orientado a representar escenarios altamente realistas para el entrenamiento de vehículos no tripulados. Principalmente se ha utilizado para simular parques eólicos y diferentes entidades (drones, barcos y submarinos) para que de esta forma los vehículos pueden entrenarse en estos entornos simulados y aprendan cómo actuar en cada situación antes de enfrentarse al mundo real. Gracias al dinamismo e interactividad presente en el ePARK, esta aplicación permite crear parques virtuales en los que se pueden introducir distintos elementos y de esta manera los vehículos autónomos pueden realizar pruebas y entrenarse en un entorno controlado. Además, se integra con otras aplicaciones y herramientas externas permitiendo un control más completo de las simulaciones.
En este proyecto Arisnova ha aportado principalmente la parte de simulación, ya que ofrece simulaciones muy detalladas del entorno, como el mar, el clima, el fondo marino o el terreno, así como de las condiciones ambientales. ePARK permite también visualizar las entidades, que han sido simuladas mediante la comunicación DIS (Distributed Interactive Simulation) manteniendo las medidas reales con sus posiciones, rotaciones y estados en tiempo real. Incluso el terreno mantiene esas medidas ayudándonos con imágenes satelitales y se basa en batimetría para que tenga también la altura realista.
En términos de sensórica, ePARK ha recreado sensores y cámaras para los vehículos autónomos, incluyendo un dron aéreo (UAV-Unmanned Aerial Vehicle), el poniente (USV-Unmanned Surface Vehicle) y el submarino UUV-Unmanned Underwater Vehicle). Se simulan sensores específicos para los vehículos, replicando las percepciones del mundo real, como cámaras con diferentes resoluciones y amplitudes, lentes variadas, radares, sensores LiDAR, cámaras infrarrojas y otros tipos de sensores. En las entidades marinas también se incluían varios tipos de sonares, siendo el más importante la simulación del sonar para el submarino. Este puede generar varias capas de imágenes sintéticas que, al combinarse, reproducen las imágenes que un sonar real captaría. Estas múltiples versiones de un vídeo, con distintas capas de información, facilitan el entrenamiento de las IA.
Por otro lado, en cuanto al control de las entidades, ePARK tiene la capacidad de interactuar con un simulador de plataforma para el barco y sistemas de control aéreo para el dron, con los que se puede tomar el control de los vehículos dentro de la plataforma, lo que permite probar y evaluar el comportamiento de las entidades en distintas situaciones, basándose en la información de los sensores recreados con ePARK. Además, esta plataforma es capaz de interpretar información transmitida a través del protocolo DIS, lo que permite controlar las entidades en la escena. Esto significa que cualquier sistema que implementa el protocolo DIS, como podría ser un GPS en el mundo real, podría controlar los vehículos en ePARK.
La simulación permite modificar las condiciones del entorno virtual, como el clima, iluminación y la presencia de objetos, y de esta forma generar una amplia variedad de escenarios para mejorar el entrenamiento de los vehículos en un ambiente controlado y virtual. Por ejemplo, puede colocar los molinos de viento/aerogeneradores en distintos estados (dañado o en condiciones normales) para simular y evaluar las inspecciones con los drones.
Esta plataforma ofrece una serie de beneficios a la hora de controlar y realizar inspecciones en el parque eólico con los vehículos autónomos gracias a que permite planificar y probar estrategias en diversos escenarios simulados y optimizar las operaciones.
La clave del éxito de ePARK reside en la combinación del talento de diseñadores y desarrolladores de Arisnova para crear entornos fotorrealistas y la generación de data sets sintéticos de alta calidad. Producir los data sets de manera sintética evita tener que llevar los drones al sitio, detener el parque o poner en riesgo a los miembros del equipo mientras se registran imágenes de diferentes daños en condiciones variadas de ambiente o iluminación, esto es algo que acelera el proceso de entrenar la IA de los vehículos y mejorar su precisión. Además, la capacidad de etiquetar automáticamente los objetos que aparezcan en los data sets reduce significativamente el tiempo y los costes asociados al etiquetado manual, debido a que no es necesario etiquetar manualmente las imágenes del sonar real.
Así mismo, uno de los beneficios más importantes es que al permitir el entrenamiento y la prueba de los vehículos en un entorno virtual es la reducción de costes. ePARK reduce los costes asociados a realizar las pruebas de IA en el mundo real, como pueden ser el uso o transporte de los vehículos reales, el desplazamiento de personal o desgastes del material. Otro de los beneficios está relacionado con que la plataforma permite simular condiciones climáticas extremas o situaciones peligrosas que serían muy difíciles de replicar en el mundo real y conllevarían grandes riesgos, el más importante son los daños que puedan sufrir los vehículos o el personal al probarlos en condiciones extremas. Gracias a esta simulación, ePARK minimiza todos estos riesgos al probar los vehículos en entornos controlados y seguros.
Por último, uno de los beneficios más destacables que ofrece esta plataforma de entrenamiento es que permite la conexión con aplicaciones externas reales, como CGS, con la que se puede controlar un dron real o se le puede conectar con el dron simulado. Así mismo, la embarcación del Poniente tiene un componente para manejarla a control remoto, de la misma manera que se controlaría el verdadera. Esto aporta muchas ventajas prácticas ya que permite probar los vehículos en simulaciones antes de utilizarlos en el mundo real con sistemas de navegación reales.
