Máster en Robótica Submarina (ROVs y AUVs)

1.1. El medio marino: temperatura, salinidad, densidad y presión hidrostática a diferentes profundidades

1.2. Propagación de ondas en el mar: luz, visibilidad, atenuación electromagnética y acústica marina

1.3. Corrientes oceánicas, oleaje de profundidad, mareas y su impacto en la dinámica de vehículos submarinos

1.4. Hidrodinámica de cuerpos sumergidos: resistencia al avance, coeficiente de arrastre ($C_d$) y sustentación

1.5. Modelado cinemático y dinámico de vehículos submarinos en 6 grados de libertad (6 DOF)

1.6. Fuerzas de masa añadida, amortiguamiento hidrodinámico y fuerzas restauradoras de flotabilidad

1.7. Diseño del centro de gravedad ($CG$) y centro de flotabilidad ($CB$) para la estabilidad estática y dinámica

1.8. Geología marina y topografía del fondo del mar: implicaciones para el diseño de la movilidad del vehículo

1.9. Corrosión marina, ensuciamiento biológico (biofouling) y selección de materiales tolerantes al agua de mar

1.10. Ensayos en canales de experiencias hidrográficas y tanques de pruebas para prototipos de ROVs y AUVs

2.1. Arquitectura general de vehículos submarinos: diferencias entre ROVs de observación, trabajo (Work-Class) y AUVs

2.2. Diseño de chasis y bastidores open-frame y stream-lined: distribución de cargas y flexibilidad operacional

2.3. Recipientes de presión estancos (Pressure Vessels): cálculo de espesores en titanio, aluminio anudizado y materiales compuestos

2.4. Simulación y análisis por elementos finitos (FEA) de estructuras sometidas a colapso por presión hiperbárica

2.5. Materiales sintácticos (Syntactic Foams) y sistemas de flotabilidad de alta profundidad

2.6. Sellado mecánico, juntas tóricas (O-Rings), penetradores marinos y conectores subsea sumergibles en húmedo y seco

2.7. Compensación por presión en cajas de electrónica e hidráulica llenas de aceite (Oil-Filled Pressure-Compensated)

2.8. Tolerancia a impactos, análisis de fatiga estructural y protección contra enganches a bordo

2.9. Diseño modular y sistemas de acoplamiento rápido para cargas útiles (Payloads) e instrumental científico

2.10. Ensayos en cámaras de presión hiperbárica para la certificación de integridad estructural

3.1. Propulsores eléctricos (Thrusters brushless DC): caracterización, curvas de empuje, rendimiento y control de velocidad

3.2. Configuración y geometría de propulsores: propulsión vectorial, empuje azimutal y maniobrabilidad en vuelo estático (hovering)

3.3. Sistemas de propulsión hidráulica para ROVs de clase trabajo: bombas, colectores (manifolds) y electroválvulas

3.4. Baterías para AUVs: química de Ión-Litio, Polímero de Litio y estado sólido para entornos sumergidos de alta presión

3.5. Gestión de batería (BMS) en AUVs: monitorización de carga, balanceo de celdas, seguridad y estimación de autonomía

3.6. Sistemas de alimentación en la superficie y transmisión de alta tensión a través de umbilicales en ROVs

3.7. Diseño, fabricación y gestión de cables umbilicales electromecánicos y de fibra óptica (Tether)

3.8. Sistemas de gestión de umbilical (Tether Management Systems – TMS): configuración de garaje y jaula de lanzamiento

3.9. Celdas de combustible e hibridación energética para AUVs de larga autonomía (Long-Range AUVs)

3.10. Gestión térmica y disipación del calor generado por la electrónica de potencia en aguas frías y cálidas

4.1. Arquitectura del sistema electrónico de control de a bordo: microcontroladores, FPGAs y ordenadores embebidos

4.2. Buses de comunicación industrial e interfaces: CAN bus, RS-485, Ethernet subsea y protocolos serie

4.3. Comunicaciones por fibra óptica: transmisores de vídeo no comprimido, multiplexores y conectores ópticos pasantes

4.4. Comunicaciones acústicas bajo el agua: módems acústicos, modulación, tasa de transferencia y latencia

4.5. Comunicaciones ópticas de corto alcance para la descarga rápida de datos y transmisión de vídeo en AUVs

4.6. Sensores de parámetros físicos marinos: sonda CTD (conductividad, temperatura, profundidad), altímetros y sensores de presión

4.7. Sensores de orientación: unidades de medición inercial (IMU), giroscopios de fibra óptica (FOG) y brújulas magnéticas

4.8. Adquisición de datos analógicos de alta precisión y filtrado de ruido eléctrico en entornos propulsados

4.9. Gestión de la distribución de potencia interna y protección contra sobretensiones y cortocircuitos en agua salada

4.10. Sistemas de comunicación de emergencia: radiobalizas satelitales, balizas acústicas (pinger) y sistemas de recuperación

5.1. El desafío de la navegación sin GPS en el medio submarino: problemas de deriva e incertidumbre acumulada

5.2. Posicionamiento acústico de superficie: sistemas de línea de base ultracorta (USBL), línea de base corta (SBL) y línea de base larga (LBL)

5.3. Navegación por corrección Doppler: velocímetros Doppler de acústica (DVL) y estimación de velocidad sobre el fondo

5.4. Sistemas de Navegación Inercial Submarinos (INS) e integración acoplada INS/DVL/Presión mediante Filtro de Kalman Extendido (EKF)

5.5. Sonar de barrido lateral (SSS) y ecosondas multihaza (MBES) para la cartografía batimétrica de alta resolución

5.6. Mapeo y Localización Simultáneos Acústicos (Acoustic SLAM): uso de marcas naturales y batimetría para la corrección de posición

5.7. Visual SLAM submarino: procesamiento de imágenes de fondo marino para la reconstrucción 3D y navegación

5.8. Navegación basada en campos magnéticos geofísicos y mapas topográficos preexistentes

5.9. Calibración en la mar de sistemas de navegación: pruebas de alineación inercial y compensación de desvíos

5.10. Planificación de trayectorias de rastreo y patrones de búsqueda para levantamientos hidrográficos con AUVs

6.1. Óptica submarina y retrodispersión (backscattering): iluminación en la oscuridad marina y corrección de color

6.2. Cámaras submarinas HD/4K, cámaras de baja luminosidad (SIT) y sistemas de iluminación LED de alta potencia

6.3. Algoritmos de restauración de imagen submarina: eliminación de turbidez, atenuación del agua y mejora de contraste

6.4. Visión por computador para el seguimiento de tuberías (pipe-tracking), cables subfluviales y estructuras marinos

6.5. Fotogrametría submarina y reconstrucción tridimensional de pecios e infraestructuras offshore

6.6. Sonar de imagen de alta resolución (FLS – Forward Looking Sonar) y cámaras acústicas (DIDSON/ARIS)

6.7. Procesamiento de datos de sonar para la detección de objetos sumergidos y clasificación de blanco

6.8. Algoritmos de visión artificial para la identificación y clasificación automática de fauna o daños estructurales

6.9. Sistemas de realidad aumentada en la consola de piloto de ROV para la navegación en aguas turbias

6.10. Integración de sensores lidar submarinos para mediciones volumétricas y escaneo láser subsea de ultraprecisión

7.1. Control automático de posición y actitud en ROVs/AUVs: controladores PID, control por modo deslizante (SMC) y control adaptativo

7.2. Arquitecturas de software de control robótico: ROS (Robot Operating System), ROS 2 y MOOS-IvP para robótica marina

7.3. Autonomía decisional en AUVs: arquitecturas reactivas, deliberativas e híbridas de comportamiento

7.4. Algoritmos de evitación de obstáculos en tiempo real usando datos de sonar de visión frontal (FLS)

7.5. Planificación de misiones autónomas: optimización del consumo de energía, cobertura de área y gestión de imprevistos

7.6. Aprendizaje por refuerzo (Reinforcement Learning) aplicado a la maniobra autónoma en corrientes complejas

7.7. Redes neuronales convolucionales para el reconocimiento autónomo de características en inspección de cascos y tuberías

7.8. Robótica colaborativa submarina: coordinación de enjambres de AUVs para muestreo oceanográfico masivo

7.9. Gestión autónoma de fallas (FDIR): diagnóstico de averías a bordo, reconfiguración de control y aborto seguro de misión

7.10. Simulación de vehículos submarinos en entornos virtuales (Gazebo, UWSim, HoloOcean) previa a las pruebas de mar

8.1. Cinemática y dinámica de brazos manipuladores submarinos: grados de libertad, espacio de trabajo y singularidades

8.2. Manipuladores hidráulicos de clase trabajo (5 y 7 funciones) y manipuladores eléctricos de precisión

8.3. Sistemas de control máster-slave para la manipulación remota con retroalimentación de fuerza (háptica)

8.4. Herramientas de corte e intervención accionadas por ROV: guillotinas, discos diamantados y chorro de agua a alta presión

8.5. Sistemas de toma de muestras: tomadores de sedimentos (corers), succión y contenedores bio-médicos

8.6. Operaciones de conexión e interconexión de líneas de flujo (Tie-in), acoplamiento de conectores y válvulas subsea (hot stabs)

8.7. Manipulación autónoma mediante AUVs de intervención (I-AUVs): agarre flotante y acoplamiento a estructuras fijas

8.8. Sensores de contacto, fuerza y par para la manipulación delicada en arqueología y ciencia marina

8.9. Interacción suelo-vehículo durante operaciones de apoyo en el lecho marino y excavación de zanjas (trenching)

8.10. Pruebas de integración de herramientas en taller e integración con la interfaz hidráulica/eléctrica del ROV

9.1. Planificación logística de campañas robóticas marítimas: selección del buque de apoyo (ROV Support Vessel)

9.2. Sistemas de lanzamiento y recuperación (LARS): pórticos A-Frame, grúas compensadas por oleaje (AHC) y Moonpools

9.3. Integración del sistema ROV/AUV en la cubierta del buque: salas de control, contenedores de taller y generadores

9.4. Directrices de la Asociación Internacional de Contratistas Marítimos (IMCA) para operaciones con ROVs (IMCA R 004)

9.5. Personal y roles en operaciones de ROV: Piloto/Técnico, Supervisor, Superintendente y personal de apoyo en cubierta

9.6. Gestión de riesgos operacionales (HAZID/HAZOP) e identificación de peligros en cubierta y bajo el agua

9.7. Procedimientos de emergencia: pérdida de potencia, enredo del umbilical, fallo de TMS y rescate de AUV a la deriva

9.8. Mantenimiento preventivo, correctivo e inspecciones periódicas de equipos de elevación y recipientes de presión

9.9. Normativa medioambiental: prevención de vertidos hidráulicos, acústica antropogénica y protección de hábitats sensibles

9.10. Seguros marítimos, responsabilidad civil y contratos de servicios de robótica en la industria offshore

10.1. Selección y especificación técnica del problema u operación submarina (e.g., inspección de parque eólico, muestreo abisal)

10.2. Diseño conceptual y cálculo de dimensiones, flotabilidad, balance de pesos y recipientes de presión del vehículo

10.3. Selección y dimensión del sistema de propulsión, potencia eléctrica/hidráulica y arquitectura del cable umbilical o batería

10.4. Diseño de la arquitectura de control, selección de componentes electrónicos, sensores de navegación y cargas útiles

10.5. Implementación del modelo matemático del vehículo en un entorno de simulación 3D (ROS / Gazebo)

10.6. Programación de los algoritmos de navegación (EKF/DVL), control de posición y rutina de autonomía de misión

10.7. Simulación de la misión operativa: evaluación del desempeño en condiciones de corriente, baja visibilidad y fallas

10.8. Plan de operaciones de campo: diseño del procedimiento de lanzamiento, recuperación (LARS) y análisis de riesgos IMCA

10.9. Evaluación económica del proyecto: presupuesto de fabricación, costes operacionales (OPEX) y retorno de inversión

10.10. Elaboración de la memoria técnica del proyecto de robótica submarina y defensa oral ante tribunal de ingenieros y especialistas marítimos