Diplomado en Robótica Submarina

1.1. Introducción a los vehículos subacuáticos: clasificación de ROVs (Remotely Operated Vehicles), AUVs (Autonomous Underwater Vehicles) y Gliders

1.2. Física del entorno subacuático: hidrostática, presión, flotabilidad (Principio de Arquímedes), centro de masa y centro de flotabilidad

1.3. Hidrodinámica marina: resistencia al avance, coeficiente de arrastre ($C_d$), masa añadida y sustentación en cuerpos sumergidos

1.4. Diseño estructural y materiales para resistir la presión hiperbárica: titanio, aluminio marino (6061-T6, 7075), acrílicos y polímeros sintácticos

1.5. Sellado y estanqueidad: juntas tóricas (O-rings), cierres mecánicos, conectores subacuáticos penetradores y cajas estancas

1.6. Compensación de presión y sistemas llenos de aceite (Oil-filled, pressure-compensated systems) para electrónica y motores

1.7. Gestión del lastre, flotabilidad neutra y estabilidad estática/dinámica ($GM$ subacuático)

2.1. Arquitectura electrónica a bordo: microcontroladores, computadoras embebidas, buses de comunicación (CAN bus, RS-485, Ethernet)

2.2. Propulsores subacuáticos (Thrusters): motores brushless DC (BLDC), acoplamientos magnéticos, diseño de hélices y toberas Kort

2.3. Configuración y geometría de thrusters: vectores de empuje para movilidad en 3, 4, 5 y 6 grados de libertad (DOF)

2.4. Electrónica de potencia y controladores de velocidad (ESC) sumergibles: disipación térmica y protección contra sobrecorriente

2.5. Sistemas de alimentación y almacenamiento de energía: baterías de Litio-Ion/LiFePO4, gestión de baterías (BMS) y alimentación umbilical (HVDC)

2.6. Umbilicales de comunicación y potencia: fibra óptica, conductores de cobre, blindaje y flotación del cable

2.7. Integración de cargas útiles (Payloads): interfaces estandarizadas de alimentación y datos para sensores externos

3.1. Sensores de navegación inercial: Unidades de Medida Inercial (IMU), giroscópicos de fibra óptica (FOG) y brújulas electrónicas

3.2. Sensores de profundidad y estado: transductores de presión piezoeléctricos, sensores de temperatura y detectores de fuga de agua

3.3. Acústica subacuática y sistemas de navegación: Sonar de Barrido Lateral (SSS), Ecosondas Multihaz (MBES) y Altimétricos

3.4. DVL (Doppler Velocity Log): estimación de velocidad sobre el fondo y odometría acústica para vehículos marinos

3.5. Sistemas de visión subacuática: cámaras de alta definición, corrección de refracción óptica en cúpulas planas/esféricas e iluminación LED

3.6. Calidad de imagen en aguas turbias: filtrado óptico, algoritmos de restauración de color, desnieble subacuático y visión estéreo

3.7. Sensores de inspección especializada: medidores de espesor por ultrasonido y sondas de potencial de corrosión catódica (CP)

4.1. Transformaciones de coordenadas: marcos de referencia local (BODY), global (NED / Earth-Fixed) y ángulos de Euler (Quaternion)

4.2. Cinemática directa e inversa aplicada a vehículos marinos y brazos manipuladores subacuáticos

4.3. Modelado dinámico no lineal de 6 DOF (ecuaciones de Fossen) incluyendo fuerzas hidrodinámicas, empuje y amortiguamiento

4.4. Algoritmos de control PID para mantenimiento de rumbo (heading), profundidad (depth-hold) y posición (station keeping)

4.5. Control avanzado y robusto: Control por Modo Deslizante (SMC), Control Adaptativo y Control Predictivo basado en Modelo (MPC)

4.6. Asignación de empuje (Thrust Allocation): matriz de configuración de motores y conversión de fuerzas/momentos a señales ESC

4.7. Simulación dinámico-hidrodinámica en entornos virtuales (Gazebo, UWSim, Webots, ROS/ROS2)

5.1. Acústica de posicionamiento: sistemas LBL (Long Baseline), SBL (Short Baseline) y USBL (Ultra-Short Baseline)

5.2. Integración de navegación mediante Filtros de Kalman Extendidos (EKF) y Unscented (UKF): fusión de datos IMU + DVL + USBL + Presión

5.3. Mapeo y localización simultánea subacuática (Underwater SLAM): SLAM visual (vSLAM) y SLAM por sonar acústico

5.4. Reconstrucción fotogramétrica 3D subacuática y generación de nube de puntos para estructuras sumergidas

5.5. Algoritmos de planificación de trayectorias (Path Planning): A*, RRT, campos de potencial para evasión de obstáculos en 3D

5.6. Desafíos de comunicación subacuática: modems acústicos, comunicaciones ópticas de corto alcance y redes de sensores marinos

5.7. Control autónomo de vehículos AUV en misiones de larga duración y gestión de pérdida de señal/emergencias

6.1. Brazos manipuladores subacuáticos: clasificación (eléctricos vs. hidráulicos), grados de libertad y alcance

6.2. Herramientas de intervención: cortadores de cable, cepillos de limpieza, tomadores de muestras, pistolas de chorro y llaves de torque (valve turning)

6.3. Intervención flotante (Unsteady/Floating-base manipulation): acoplamiento dinámico entre el vehículo ROV/AUV y el brazo robótico

6.4. Teleoperación y haptónica: interfaces maestro-esclavo, retroalimentación de fuerza y realidad aumentada para operadores de ROV

6.5. Operaciones coordinadas multi-robot: enjambres de AUVs (Swarm Robotics) para cartografía de gran escala y monitoreo oceanográfico

6.6. Robótica blanda (Soft Robotics) aplicada a la recolección de muestras biológicas frágiles y agarre adaptable subacuático

6.7. Mantenimiento y reparación de manipuladores hidráulicos: servoválvulas, bombas miniatura y fluidos ecológicos marinizados

7.1. Inspección, Mantenimiento y Reparación (IMR) en la industria Off-shore: plataformas petroleras, campos de gas y tuberías (pipelines)

7.2. Robótica para energías renovables marinas: inspección de cimentaciones de parques eólicos marinos y turbinas mareomotrices

7.3. Arqueología subacuática y oceanografía biológica/geológica: exploración de fosas abisales y fuentes hidrotermales

7.4. Inspección de infraestructura civil: represas, túneles anegados, emisarios submarinos y cascos de buques (Hull Inspection)

7.5. Operaciones de Defensa y Seguridad: búsqueda de minas marinas (MCM), detección de amenazas, patrullaje puerto y salvamento militar

7.6. Interfaz con vehículos de superficie sin tripulación (USV): operaciones combinadas USV-ROV/AUV para despliegue y pasarela de datos

7.7. Certificación de operaciones robóticas según estándares internacionales (IMCA, DNV, ABS) y auditorías de seguridad industrial