I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io ( I J RA)   Vo l.  1 5 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 ,   p p .   1 81 ~ 1 89   I SS N:  2722 - 2 5 8 6 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i jr a . v 1 5 i 1 . pp 1 81 - 1 89           181       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r a . ia esco r e. co m   Desig n and  drag  f o rce  a na ly sis  of an a utono mo us un derwa ter   remo tely   o pera te d vehicles   for cor a l reef   hea lth  a ss e ss ment       P a nd iy a ra j a n Ra j endra n ,   Sr ini v a s a n Ala v a nd a r   D e p a r t me n t   o f   M e c h a t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   A g n i   C o l l e g e   o f   T e c h n o l o g y ,   C h e n n a i ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   2 6 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Dec   3 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Dec   1 5 ,   2 0 2 5       Th is  re se a rc h   p re se n ts  t h e   c o n c e p ti o n   a n d   b u i ld i n g   o f   a n   i n e x p e n siv e   re m o tely   o p e ra ted   v e h icle   (RO V)  sy ste m   to   e a se   th e   tas k o u n d e rwa ter   in sp e c ti o n   a n d   e n v iro n m e n tal  m o n it o r in g   i n   a re a wh e re   th e   g l o b a l   p o siti o n i n g   sy ste m   (G P S sig n a is  n o a v a il a b le.  Ra sp b e rry   P i - b a se d   c o n tro u n it ,   a n   i n e rti a m e a su r e m e n u n it   (IM U),  a n d   d e p t h   s e n so rs  a re   m e rg e d   in   t h e   s y ste m   so   th a t   si m p le  d a ta   a c q u isit i o n   a n d   re m o t e   o p e ra ti o n   c a n   b e   c a rried   o u t.   ROV   h y d ro d y n a m ic  d ra g   a n d   sta b i li ty   f o a   sta t e   o f   id e a l   b a lan c e   a n d   m a n e u v e ra b i li ty   we re   a ss e ss e d   th ro u g h   tes ts  b a se d   o n   p re li m in a ry   sim u latio n i n   F u si o n   3 6 0   a n d   e m p ir ica c a lcu latio n s.   Th e   ROV   is  c o n firme d   to   b e   b e h a v in g   a e x p e c ted   in   term o sta b il it y ,   ima g in g   c a p a b il it ies ,   a n d   re sp o n siv e n e ss   to   o p e ra to c o n tr o i n   th e   tes ti n g   th a wa s   d o n e   i n   c o n tr o ll e d   wa ter  e n v iro n m e n ts.  Th is p a p e r,   th e   w o rk ,   a n d   th e   tes ti n g ,   in   fa c t,   p re se n t h e   in it ial  d e sig n ,   b u it   is  a   sig n ifi c a n ste p   to wa rd th e   c o n sid e ra ti o n   o t h e   p o ss ib le  fu rth e e m b e d d in g   o a u t o n o m o u s   fe a tu re s   sim u lt a n e o u l o c a li z a ti o n   a n d   m a p p in g   (S LAM ) - b a se d   n a v i g a ti o n ,   d o p p le r   v e lo c it y   l o g   (DV L),   li g h d e tec ti o n   a n d   ra n g i n g   (Li DA R)  sy st e m s”   fo r   c o m p lete ly   a u t o n o m o u s u n d e rwa t e g u i d e d   m issio n s.   K ey w o r d s :   Au to n o m o u s   L ig h t d etec tio n   a n d   r a n g in g   Nav ig atio n   R em o tely   o p er ated   v eh icles   Un d er wate r   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Pan d iy ar ajan   R ajen d r a n   Dep ar tm en t o f   Me ch atr o n ics E n g in ee r in g ,   Ag n i Co lleg o f   T ec h n o lo g y   T h alam b u r ,   C h en n ai,   T a m iln a d u ,   I n d ia,   6 0 0 1 3 0   E m ail:  p an d iy an . r ajan 8 @ g m ai l.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   R em o tely   o p er ated   v eh icles  ( R OVs)  ar m ajo r   co m p o n en t s   in   m ar in r esear ch   o f   th m o d er n   er a ,   ch an g in g   th way   u n d e r wate r   ex p lo r atio n ,   in s p ec tio n ,   an d   m ain ten an ce   ar d o n e   in   s ec to r s   s u ch   as  o f f s h o r e   en er g y ,   n av al  d ef en s e,   o ce a n o g r a p h ic  r esear ch ,   an d   en v ir o n m en tal  m o n ito r in g   [ 1 ] .   R OVs   ab ili ties   to   f u n ctio n   in   d if f ic u lt  an d   d ee p - s ea   co n d itio n s   m ak it  p o s s i b le  to   ca r r y   o u s u b s ea   in f r astru ctu r in s p ec tio n s ,   co r al  r ee f   h ea lth   ass ess m en ts ,   an d   m a r in b io d iv er s ity   m o n ito r in g   i n   s af a n d   e x ac way   th at  o p e r atio n s   wh ich   wo u ld   in h er en tly   b v e r y   d an g er o u s   f o r   h u m an   d iv er s   [ 2 ] [ 5 ] .   Sp ec if ically ,   in e x p e n s iv R OVs  h av b ee n   in s tr u m en tal  in   m a k in g   m ar in tech n o lo g y   m o r e   ac ce s s ib le  to   s m all  r e s ea r ch   in s titu tio n s   an d   en v ir o n m en tal  o r g an izatio n s   wh ich   in   tu r n   h a v b ee n   ab le  to   ca r r y   o u t   r o u tin s u r v ey s   an d   ec o lo g ical  m o n ito r in g   o f   th lik o f   co r al   r ee f s   th at  ar s en s i tiv h ab itats .   T h ese  ar ec o s y s tem s   th at  n o t o n ly   p r o v id th e   g r ea test   v ar iety   o f   life   b u also   ac as  n atu r al  b ar r ier s   ag ai n s co astal  er o s io n   an d   th u s   n ee d   to   b co n tin u o u s ly   m o n ito r ed   f o r   co r al  b leac h in g ,   p o llu tio n ,   an d   h ab itat   d e g r ad atio n .   On e   o f   th m ajo r   f o cu s es  o f   r ec en t   u n d er wate r   r o b o tic  ad v an ce s   i s   th u s o f   v ar io u s   tec h n o lo g ies  s u ch   as  ac o u s tic  s en s in g ,   s en s o r   f u s io n ,   a n d   m ac h in v is io n   to   in cr ea s a u to n o m y ,   im ag in g   r eso lu tio n ,   an d   en v ir o n m en tal  awa r en ess   [ 6 ] [ 1 0 ] .   Mo d u lar   an d   o p en - s o u r ce   ad a p tab le  p l atf o r m s   s u ch   as  B lu eROV2   an d   Op en R OV  h av e   g ain ed   tr ac tio n   b o th   in   th e   ac ad em ic  an d   co m m er cial  s ec to r s h o wev er ,   th ey   ar u s u ally   co s tly   o r   r eq u ir a d v an ce d   s k ills   f o r   cu s to m izatio n   [ 1 1 ] [ 1 4 ] .   T h m ain   r esear ch   p r o b lem   is   to   f in d   th b est  co m p r o m is b etwe en   co s t,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   1 5 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 :   1 81 - 1 89   182   p er f o r m an ce ,   an d   s y s tem   r eliab ilit y ,   esp ec ially   in   n av ig atio n   an d   co n tr o s y s tem s .   I i s   s tated   th at  h ig h - en d   n av ig atio n   in s tr u m en ts   lik e   d o p p ler   v elo city   lo g s   ( DVL s )   an d   lig h d etec tio n   an d   r a n g i n g   ( L iDAR )   s en s o r s   ca n   im p r o v lo ca lizatio n   ac c u r ac y ,   b u th eir   co s ts   m ak th em   less   f ea s ib le  f o r   s m all - s ca le  r esear ch   an d   ed u ca tio n al  ap p licatio n s   [ 1 5 ] [ 1 8 ] .   I n   th e   s am way ,   th in s t allatio n   o f   h ea v y   an d   p o wer - c o n s u m in g   o n b o ar d   co m p u tin g   u n its   lim its   th b atter y   life   an d   th m o b ilit y   o f   lo w - co s t   s y s tem s .   In   r esp o n s to   th ese  is s u es,  t h s tu d y   d em o n s tr ates  th d ev elo p m en an d   in itial  test in g   o f   ch ea p   u n d er wate r   r o b o ( R OV)   p latf o r m ,   m ain l y   m ad f o r   c o r al  r ee f   m o n ito r i n g   an d   s h allo w - w ater   en v ir o n m en tal   r esear ch .   T h d ev ice  ar c h itectu r f ea tu r es  R asp b er r y   Pi - b ased   m ain   u n it  lin k ed   with   an   in er tial   m ea s u r em en u n it  ( I MU )   a n d   d ep th   s en s o r   f o r   au to m ated   n a v ig atio n   a n d   r ec o r d in g   o f   e n v i r o n m en tal   d ata.   T o   aid   th d esig n   o f   s m o o th   u n d er wate r   o p er atio n s   at  s h allo d ep th s ,   f ir s t - p ass   ca lcu latio n s   o f   h y d r o d y n a m ic   d r ag   a n d   s tab ilit y   wer ca r r ied   o u in   f u s io n   3 6 0   an d   t h r o u g h   em p ir ical  m eth o d s .   Ver if icatio n   o f   th u n d er wate r   v eh icle s   eq u ilib r iu m ,   r ec o r d in g   q u ality ,   an d   a g ilit y   wer d o n th r o u g h   ex p er im en ts   in   wate r   tan k s   o r   o th er   s u itab le  c o n tr o lled   aq u atic  e n v ir o n m en ts .   T h is   h ar d war s etu p   cr ea tes  a   v er s atile  b ase  lay er ,   wh ich   ca n   b la y er ed   b y   f u r th er   r esear c h   an d   d ev elo p m en o f   a d v an ce d   au to n o m y   f ea tu r es,  s u ch   as   s im u ltan eo u s   lo ca lizatio n   an d   m ap p in g   ( SLAM ) ,   s en s o r   f u s i o n ,   an d   ad ap tiv c o n tr o l,  t h u s   ef f ec tiv ely   clo s in g   th co s t - p er f o r m an ce   e f f icien c y   g ap   i n   u n d er wate r   r o b o tics .   T h is   r e s e a r c h   i s   c e n t e r e d   a r o u n d   t h e   p r o b l e m   o f   h o w   t o   c r e a t e   u n d e r w a t e r   s y s t e m s   t h at   a r e   a b l e   t o   o p e r a t e   i n d e p e n d e n t l y   a n d   e f f i c i e n t l y   i n   c h a n g i n g   a q u a t i c   e n v i r o n m e n t s .   T h e   p r i m a r y   t a s k   i s   t o   e n g i n e e r ,   b u i l d ,   a n d   t h e n   p r o v e   t h e   f e a s i b i l it y   o f   a   s e l f - r e l i a n t   u n d e r w a t e r   r o b o t i c   v e h i c l e   o f   t h e   f u t u r e .   A   p r o t o t y p e   c a p a b l e   o f   p e r f o r m i n g   t h e   i n t e n d e d   f u n c t io n s   w a s   p u t   t o g e t h e r   w i t h   a   m i n i - R as p b e r r y   P i   c o m p u t i n g   p la t f o r m ,   w h i c h   w as  c o m b i n e d   w i t h   p r o p o r tio n al  i n teg r al  d er iv ativ e   ( P I D )   c o n t r o l   a l g o r i t h m s   a n d   s i m u l t a n e o u s   l o c a li z a ti o n ,   a n d   m a p p i n g   ( S L A M )   wa s   u s e d   f o r   a u t o n o m o u s   n a v i g a t i o n .   T h e   ex p e r i m e n t   m e t h o d   w as   a   s e r i es o f   l e a r n i n g   c y c l es ,   e a c h   t i m t h v i r t u a d e s i g n ,   p r o t o t y p i n g ,   s e n s o r   i n t e g r at i o n ,   an d   c a l i b r a ti o n   w e r f o l l o w e d   b y   t e s t i n g   b o t h   i n   t h l a b o r a t o r y   a n d   o p e n - s e a .   T h o u t c o m e s   we r e   i n   a g r e e m e n t   wit h   t h e   h y p o t h e s es   o f   e f f i c i e n m u l t i - s e n s o r   f u s i o n ,   s m o o t h   m e c h a n i c a l - e le c t r ic a l - c o m p u t a t i o n a l   i n t e g r a ti o n ,   a n d   f a s t   r e a l - t i m e   d a t a   p r o c e s s in g   ( 4 2   f r a m e s   p e r   s e c o n d )   t h r o u g h   p a r a l l e l   c o m p u t i n g .       2.   M E T H O D   2 . 1 .   E lect ro nic  d esig n   T h e   P ix h awk   f lig h t   co n tr o ller   is   at  th e   h ea r t   o f   th e   p r o p o s e d   u n d er wate r   r em o tely   o p er at ed   v e h icle.   I is   co n tr o ller   th at  wo r k s   wi th   in teg r ated   s en s o r s ,   elec tr o n ic  s p ee d   co n tr o ller s   ( E SC s ) ,   a n d   d ig ital  ca m er a   s etu p .   Pix h awk   is   th o n th a tak es  ca r o f   p r o ce s s in g   all  th s en s o r   d ata  it  g ets.  I co n tr o ls   th b r u s h less   d ir ec cu r r en t   ( B L DC )   m o to r s   th r o u g h   th o s e   E SC s   in   v er y   ef f icien t   m an n e r .   I n   f ac t,   it  is   th s am e   u n it   th at   also   h an d les r ea l - tim v id e o   tr an s m is s io n   with o u t a n y   is s u es.   W ir eles s   co m m u n icatio n   e n s u r es  th at  th r em o te  c o n tr o is   alwa y s   s m o o th   an d   v er y   m u c h   r esp o n s iv e.   I also   p r o v i d es  clea r   f ee d b ac k   d u r in g   o p er atio n s   at  all  tim es.  T h co m m an d s   ar in itiated   at  th e   tr an s m itter   an d   ar f o llo wed   u p   b y   th f lig h co n t r o ller   r ec eiv in g   th em .   Af ter   p r o ce s s in g   th co m m an d s ,   th f lig h co n tr o s y s tem   is   th e   o n th at  ac tu ally   ca r r ies  o u th i n s tr u ctio n s .   T h e   wh o le  s y s tem   h as   th ca p ab ilit y   o f   o p er atin g   eig h B L DC   m o t o r s .   Fo u r   o f   t h em   ar e   at  th c o r n er s   f o r   later al  m o v em e n wh ile  th o th er   f o u r   ar p o s itio n ed   ce n tr ally   f o r   v e r tical  th r u s a n d   d ir ec tio n al  co n tr o l.  Su ch   s etu p   is   all   ab o u p r ec is an d   s tab le  u n d er wate r   n av ig atio n .   Mo r e o v er ,   it  s till   m ain tain s   its   en er g y   e f f icien cy   ev en   i n   th e   m o s ch allen g in g   s itu atio n s .   Fig u r 1   illu s tr ates th elec tr o n ic  d esig n   o f   th v e h icle  an d   r em o te   s y s tem .     2 . 2 .   Desig n a nd   co ns t ruct io n o f   t he  RO V   T h r em o tely   o p er ate d   v eh ic le  ( R OV)   was  co m p ac an d   h y d r o d y n am ically   s tab le  u n it  with   a   s tr ea m lin ed   s tr u ctu r o f   5 8 . 6   cm   len g th ,   4 2 . 2 1   cm   wid th ,   a n d   3 2 . 6 1   cm   h eig h t.  T h d im e n s io n s   ch o s en   allo g o o d   m ix   o f   b u o y a n cy ,   m an eu v er ab ilit y   an d   p a y lo ad   ca p a city   s o   as  to   b ab le  to   wo r k   ef f icien tly   in   ca n o e - ty p s h allo w - wate r   co r al   r ee f   en v i r o n m e n ts   wh er e   th er e   is   less   s p ac an d   a   n ee d   f o r   p r ec is m o v em e n co n tr o d u t o   th f r ag ile  ec o s y s tem s   [ 2 0 ] .   T h p r o p u ls io n   s y s tem   is   m ad u p   o f   f iv b r u s h less   d ir ec cu r r en ( DC )   m o to r s   ( XC SOUR C E   QF - 2 6 1 1 ,   4 5 0 0   k V,   th r ee - p h ase)   wh o s r e v o lu tio n s   p er   m in u te  ( R PMs)  ar e   r eg u lated   b y   E SC 3 0 s p ee d   c o n tr o ller s   ca p ab le   o f   d eliv er in g   u p   t o   3 0   A.   E ac h   o n o f   th e   f o u r   th r u s ter s   is   at   4 5 °  an g les  with   r esp ec to   c o r n er   o f   th f r am an d   th v ec to r ized   th r u s d is tr ib u tio n   th u s   ac h iev ed   is   u s ed   in   th is   wo r k   to   r ea lize  s m o o th   o m n id ir ec tio n al  m o tio n - f o r war d ,   b ac k wa r d ,   later al,   an d   r o tat io n al  ( y aw) - with o u t   th n ee d   o f   ex tr a   m ec h an ical  l in k ag es  [ 2 1 ] .   Su ch   s et - u p   im p r o v es  th r o b o t m a n eu v e r in g   ab ilit y   a n d   s tab ilit y   in   t u r b u len f l o o f   ai r   o r   wate r   at  th in s p ec tio n   s ite,   a   p lace   wh er e,   in   g en er al ,   co r al  s tr u ctu r es  ar f o u n d   a n d   t h u s er s   task   is   to   p er f o r m   th i n s p ec tio n   f r o m   c lo s p r o x im ity .   T h e   v er tically   o r ien ted   f if th   th r u s ter   th at  is   l o ca ted   ce n tr ally   o n   th to p   s ec tio n   o f   th b o d y   ad d s   h ea v ( u p d o w n )   co n tr o t o   th s y s tem ,   en ab lin g   d ep th   s tab ilit y ,   an d   at  th Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       Desig n   a n d   d r a g   fo r ce   a n a lysi s   o f a n   a u to n o m o u s   u n d erw a ter    ( P a n d iya r a ja n   R a jen d r a n )   183   s am tim b u o y an c y   ch a n g es,   if   an y ,   ca n   b tak e n   ca r o f   d u r in g   s am p lin g   o r   im ag in g   o p er atio n s   with   th h elp   o f   th is   th r u s ter   [ 2 2 ] .   W ar r iv ed   at  th id ea f r am g eo m etr y   a n d   th r u s ter   p lace m en af ter   em p ir ica l   b alan ce   an d   d r ag   s im u latio n s   f o r   wh ich   we  u s ed   f u s io n   3 6 0   an d   th u s   m ad s u r th at  ce n ter   o f   g r a v ity   ( C G)   an d   ce n ter   o f   b u o y an c y   ( C B )   wer n o t   o n ly   v er tically   alig n ed   b u also   wer at  a   p o i n f r o m   wh e r s tab le   h o v er in g   wo u ld   b p o s s ib le.   W also   f ac to r ed   in   th MP U6 0 5 0   in er tial  m ea s u r em en t   u n it  ( I MU )   wh ich ,   alo n g   with   co m p lem en tar y   f ilter ,   g iv es  r ea l - tim e   th r ee - d im en s io n al  o r ie n tatio n   s u p p o r t   f o r   th s tab ilizatio n   an d   attitu d co r r ec tio n   f u n cti o n s   p er f o r m ed   d u r in g   r em o te   o p er atio n .   Fig u r 2   s h o ws  th R OV s   co m p u ter - aid ed   d esig n   ( C AD)   m o d el  an d   th co r r esp o n d in g   e x p er im e n t p r o to t y p e.           ( a)       ( b )     Fig u r 1 .   On - v eh icle  a n d   r em o te  s y s tem ( a)   b lo ck   d iag r am   o f   R OV  s y s tem   an d   ( b )   e lectr i ca l c ir cu it  co n n ec tio n s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   1 5 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 :   1 81 - 1 89   184           Fig u r 2 .   C AD  m o d el  o f   th u n d er wate r   r o v er   a n d   e x p er im e n tal  im ag       2 . 3 Na v ig a t i o s y s t em   T h s y s tem   o f   n a v ig atio n   c o n s is ts   o f :     Fo u r   p r o p eller s   f o r   co n tr o llin g   th v eh icle  in   t h p lan es a n d   o n p r o p eller   f o r   v er tical  m o v em en t.     MPU6 0 5 0   m o tio n   s en s o r   f o r   m o n ito r in g   o r ie n tatio n   in   r ea tim e.   T o   h am p e r   th o p p o s itio n   o f   f o r ce s ,   th p r o p eller s   ar well  p lace d   alo n g   t h v eh icle.   T h g u id an ce   s y s tem   s o lv es  th d ir ec tio n al  f o r ce   v e cto r s   b ased   o n   th e   k in em atic  m o d els  o f   th o m n i - wh ee r o b o t,  p r o v id in g   e x ac t   an d   ea s y   m o tio n .   Sen s o r s   o f   d ep th   an d   p r ess u r h av b ee n   in teg r ated   to   wo r k   in   h ig h   ef f icien cy   u n d e r wate r   u p   to   1 0 0   m eter s   d ee p   [ 2 3 ] .     2 . 4 Co m m un ica t io s y s t em   T h R OV  co m m u n icate s   wit h   th r em o te  o p er at o r   en ab li n g   th h ig h - s p ee d ,   n o is e - r esi s tan d ata   tr an s f er   th r o u g h   f ib er - o p tic  c ab les  th at  allo s ig n als  to   b e   tr an s m itted   with o u d am a g o v er   l o n g   d is tan ce s   [ 2 4 ] .   N o twith s tan d in g   th i d e aln ess   o f   f ib er   o p tics ,   th f ir s m o d el  u tili ze s   th e   tr an s m is s io n   co n tr o p r o to co l/   in ter n et  p r o to c o ( T C P/IP) - b ased   e th er n et  ca b le  co m m u n icatio n   f o r   d is tan ce   o f   1 0 0   m eter s .   T h is   ar r an g em e n o f   in s tr u m en ts   n o o n ly   s u p p o r ts   th in s tan tan eo u s   ex ch an g o f   d ata  b u also   tr an s f er s   th v id eo   f r o m   th e   o p er at o r   s tatio n   to   th o n b o ar d   p r o ce s s in g   u n it.     2 . 5 .   Weig ht  e v a lua t io n   T h r em o tely   o p er ated   v e h i cle  ( R OV)   is   ex p r ess ly   d esig n ed   to   f u n ctio n   ef f icien tly   an d   with   co n s id er ab le  s tab ilit y   at  d ep th   th at  is   b elo th s u r f ac o f   th wate r .   T h ce n te r   o f   b u o y an c y   s h o u ld   b e   lo ca ted   ab o v t h ce n ter   o f   m ass   to   en s u r s tab ilit y ,   wh ich   is   p r io r ity   d esig n   co n ce p t.  T h b u o y an tan k   is   p lace d   o n   th to p   o f   th R OV,   an d   th weig h elem en ts   a r p o s itio n ed   at   th b o tto m   f o r   b etter   ce n ter   o f   g r av ity .   T h m ain   lin k i n g   ele m en ts   o f   th R OV  ar g alv an i ze d   p ip es;  th co n s tr u ctio n   o f   th R OV  in v o lv ed   th u s o f   eig h t   elb o c o n n e cto r s   an d   f o u r teen   p ip es.  Fo r   p r o d u cin g   th f lo atab le  p ar t   o f   t h s u b m a r in e,   f ib er g lass   is   p r ef er r e d .   B y   s o lv in g   th s y s tem   o f   ( 1 )   an d   ( 2 ) ,   th e   R OV s   weig h t,  d is p lace m en t,  ce n ter   o f   b u o y a n cy ,   a n d   ce n ter   o f   g r a v i ty   ar d eter m in ed .   T h weig h o f   th e   p ip es  is   ca lcu lated   as  t h p r o d u ct  o f   th eir   m ater ial  v o lu m a n d   s p ec if ic  weig h t,  wh ich   is   s tated   in   ( 1 ) ,     =     × × × (  2  2 )   ( 1 )     w h er 4   an d    4   ar th o u ter   an d   in n er   d iam eter s   o f   th p ip e;  L   is   th len g th   o f   th tu b e;  an d   ρ   is   th s p ec if ic  weig h o f   th e   p ip m a ter ial.   T h ex tr weig h th at  is   ca r r ied   in s id th e   p ip es  b y   th wate r   b allast  ca n   b f o u n d   u s in g   ( 2 ) .     =   × × ×  2 ×   ( 2 )     w h er y   is   th d ep t h   o f   wate r   in   th p ip e   an d   λ   is   th s p ec if ic   weig h t o f   wate r .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       Desig n   a n d   d r a g   fo r ce   a n a lysi s   o f a n   a u to n o m o u s   u n d erw a ter    ( P a n d iya r a ja n   R a jen d r a n )   185   2 . 6 .   B uo y a ncy   e v a lua t io n   I n   ( 2 ) ,   D   an d   d   ar th o u ter   a n d   in n er   d iam ete r s   o f   th p ip e L   is   th len g th   o f   th tu b e;  an d   ρ   is   th s p ec if ic  weig h o f   th e   p ip m a ter ial.   T h ex tr weig h th at  is   ca r r ied   in s id th e   p ip es  b y   th wate r   b allast  ca n   b f o u n d   u s in g   ( 2 ) , w h er e   y   is   th d ep th   o f   wate r   in   th p ip e   an d   λ   is   th s p ec if ic  weig h o f   wate r ,      = × × ( 4 4 ) ×   ( 3 )     = ( × +  ×  ) = 0   ( 4 )     = ( × +  ×  ) = 0   ( 5 )     = ( × +  ×  ) = 0   ( 6 )     w h e r e ,   a n d   a r e   t h e   w e i g h ts   o f   t h e   c o m p o n e n t s   a n d   t h e   a d d e d   b a l l a s t   w e i g h ts ;   a r e   t h e   c o m p o n e n t s   c e n t e r   o f   g r a v i t y   c o o r d i n a t e s ;   a r e   t h e   a d d e d   b a l l a s t   w e i g h t   c o o r d i n a t e s .   M o r e o v e r ,   t h e   b u o y a n c y   m o m e n t   i s   f o u n d   b y   ( 7 ) .      = ( × ) = 0   ( 7 )     aa  = ( × ) = 0   ( 8 )     Fo llo win g   th ese  eq u atio n s ,   th r esu lt  f o r   th to tal  weig h t   o f   th R OV  is   1 2 . 1 7   k g .   At  th s am tim e,   th b u o y an cies  a n d   t h ce n t er s   o f   g r av ity   ar Bx =0 . 0   c m ,   By =0 . 0   cm ,   Bz =2 0 . 6 0   c m ,   an d   Gx =0 . 0   cm ,   Gy =0 . 0   cm ,   Gz   1 3 . 3 2 cm .     2. 7.   M o m ent   s t a bil it y   ev a lua t io n   T h s tab ilit y   o f   R OVs  is   o n o f   th m o s im p o r tan c h ar a cter is tics ,   an d   it  is   an   in d icatio n   o f   h o well  th d ev ice  ca n   r ec o v er   its   in itial p o s itio n   af ter   tilt   ( tr i m ) .   Fo r   an   u n d er wate r   v e h icle  to   b s tab le,   th n et   ef f ec o f   b u o y an cy   a n d   g r av it y   ac tin g   o n   it  m u s b p o s itiv e.   I is   ac h iev ed   b y   k ee p in g   th e   ce n ter   o f   b u o y an cy   h ig h er   th an   th ce n ter   o f   g r av i ty .   W h ich   th en   m ak es  th d is t an ce   b etwe en   th two   th m o s wh en   th s tab ilit y   is   th h ig h est.  T h s tab ilit y   o f   R OV  at  ce r tain   h ee l a n g le  ca n   b m ea s u r e d   th r o u g h   ( 9 ) .     = × ( ) × s in   ( )   ( 9 )     W h at  is   th s tab ilit y   m o m en t;  v eh icle  weig h t;  th v eh icle  d i s tan ce   f r o m   th ce n ter   o f   b u o y an cy   to   th ce n ter   o f   g r a v it y ;   a n d   h e el   a n g le .   T h e   s ta b i lit y   m o m en ca l c u la ti o n s   ar s h o w n   i n   Fi g u r 3   a n d   e x p l ain e d   g r a p h ic all y .           Fig u r 3 .   Stab ilit y   m o m en t       2. 8.   Dra g   f o rc e   a nd   s t a bil it y   a na ly s is   o f   t he  RO V   Dr ag   f o r ce   im p lies   th n eg ati v ef f ec th at  a n   o b ject  e x p er i en ce s   wh en   it  m o v es  th r o u g h   an y   f lu id ,   s u ch   as  air   o r   wate r .   T h e   m o v em en o f   t h o b ject  in   th f lu i d   ca u s es  th f o r ce   to   ac i n   th o p p o s ite  d ir ec tio n   [ 2 5 ] .   Su r f ac e   r o u g h n ess ,   f lu id   d en s ity ,   a n d   s p ee d   ar e   s o m e   p ar am eter s   th at  a f f ec th e   d r a g   f o r ce .   I n   ( 1 0 ) ,   we  g et   th b asis   f o r   th e   ca lcu latio n   o f   th e   d r a g   f o r ce .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   1 5 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 :   1 81 - 1 89   186   = ( 1 2 ) . . 2 .   ( 10 )     B asically ,   it  r ef er s   to   th e   f lu id   d en s ity ,   wh ile:  T h d r ag   c o ef f icien t,  wh ich   u s u ally   is   b etwe en   0 . 4   an d   1 . 0   d ep e n d in g   o n   th s p ee d   o f   th o b ject  an d   th d if f e r en f lu id s   b ein g   u s ed ,   r ep r esen ts   th r elativ v elo city   b etwe en   th b o d y   an d   th f l u id a n d is   th p r o jecte d   cr o s s - s ec tio n   ar ea   p er p en d icu lar   to   th f lo d ir ec tio n .   T h len g th   o f   th d r ag   c o ef f i cien g o d eter m i n ed   f r o m   th d ata.   T h ca lcu latio n s   in   th is   s tu d y   wer m ad e   co n s id er in g   n o   h ee a n g le  ch an g an d   n u m er ical  a n aly s is   o f   d r ag   f o r ce   at  v ar i o u s   s p ee d s ,   as  d escr ib ed   i n   Fig u r 4 .           Fig u r 4 .   Dr a g   f o r ce   ev alu atio n       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O   3 . 1 .   E x perim ent a r esu lt s   W h av o u tlin ed   th p r o ce d u r f o llo wed   to   test   th r em o tely   o p er ated   v eh icle  ( R OV)   wh en   th R asp b er r y   Pi  3   was  u s ed   as  an   o n b o ar d   co m p u ter .   T h e   r esear ch   also   g iv es  clea r   t est  o f   th e   h ar d war e   r eso u r ce   d is tr ib u tio n   o v er   v ar io u s   alg o r ith m s   an d   p r o ce s s es  th at  ar wo r k in g   s im u ltan e o u s ly .   Mo r eo v er ,   t h im ag es  co llected   f r o m   im ag es   in   a   co n tr o lled   a q u atic  ar e a n d   r ea l - s ea   co n d itio n s   ar e   an al y s ed .   I n   ad d itio n   t o   th ab o v e,   th f u n ctio n ality   o f   th s m ar PID   co n tr o ller   is   d eter m in ed .   At  th s am tim e,   th p er f o r m an ce   o f   th n ew  p r o d u ct  is   co m p ar ed   with   th at  o f   th two   k n o w n   R OVs.     3 . 2 RO p er f o r m a nce   3 . 2 . 1 M o t o r t esting   T h e   Ar d u in o   n an o   m icr o c o n t r o ller   an d   th Ar d u - Pil o d ev elo p m en b o ar d   h a v u n d er g o n s ev er al  test s   in   o r d er   to   d ec id e   wh ich   is   th e   m o s ef f ec tiv way   to   r u n   th e   b r u s h less   m o to r s .   T h u s ,   th e   v ar io u s   k in d s   o f   co n tr o ller   wer test ed   to   f i n d   o u wh ich   o n co u ld   g e n er ate  th b est  p u ls wid th   m o d u lated   ( PW M)   s ig n al   r eq u ir ed   b y   th E SC 3 0 elec tr o n ic  s p ee d   c o n tr o ller .   f u r th er   s tep   to   r eso lv th is   was  m ad b y   d esig n in g   cu s to m   s o f twar f o r   th Ar d u in o   n an o   m icr o co n tr o ller   to   g e n er ate  PW s ig n als  wh ich   ar o f   h ig h   r eso lu tio n   an d   ca n   co p with   th in ce s s an ch an g es  in   th s p ee d   o f   t h m o to r s .   Ma n y   ex p er i m en t s   later ,   th p er f ec PW s ig n al  tim in g   th at  lead   t o   th b est  R OV  s tab ilit y   was  f o u n d   to   b e   1   µs  an d   was  alm o s th o u s an d   tim es  f aster   th an   th o r ig in al  s ig n al.     3 . 2 . 2 T em pera t ure  m o nito ri ng   in Ra s pb er ry   P i 3   a nd   RO c a ps ule   T h tem p e r atu r i n   th e   ca p s u le  is   co n tr o lled   b y   th e   DS1 8 B 2 0   d ig ital  tem p e r atu r e   s en s o r   wh ich   is   co n n ec ted   to   an   Ar d u in o   n an o   m icr o c o n tr o ller   v ia   th in te r - i n teg r ated   ( I 2 C p r o t o co l.   On o f   th e   ex am p les  to   ev alu ate  th e   in ter n al   tem p er a tu r ch a n g es  o f   t h v e h icle  i s   th m o t o r s   wo r k in g   p r o ce s s   to   p r o d u ce   h ea t   th r o u g h   th e   E SC 3 0 s p ee d   c o n tr o ller s .   A   tem p er atu r r ea d in g   o f   t h DS1 8 B 2 0   s en s o r   is   ex ec u ted   b y   an   in ter n al  alg o r ith m   o f   t h Ar d u in o   n a n o   m icr o co n t r o ller ,   an d   d if f e r en m eth o d   was  em p lo y ed   t o   tr ac k   th e   R asp b er r y   Pi  3 s   ch ip s et  tem p er atu r e.   I n   o r d er   t o   p r ev en t   co m p o n e n tem p e r atu r e   f r o m   r is in g   ab o v e   6 5   °C ,   it  was  n ec ess ar y   to   m ain tain   p r o p er   wo r k in g   tem p e r atu r es.   T h b eh av io r   o f   th R asp b er r y   Pi  3   ch ip s et tem p er atu r e   is   v is u alize d   in   Fig u r 5 ,   as  it  q u ick ly   r o s t o   5 5   °C   af ter   1   h o u r   o f   co n t in u o u s   u s ag at  t h lo west m o to r   s p ee d .   I n   th d ia g r am ,   th in n er   ca p s u le  tem p e r atu r is   s h o wn ,   wh ich   r ea ch e d   3 6   °C   in   th s am e   co n d itio n s .   T h tem p er atu r o f   b o th   c h ip s   g r a d u ally   d ec r ea s ed   with   tim af ter   th m o to r s   wer s witch ed   o f f .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       Desig n   a n d   d r a g   fo r ce   a n a lysi s   o f a n   a u to n o m o u s   u n d erw a ter    ( P a n d iya r a ja n   R a jen d r a n )   187       Fig u r 5 .   T e m p er atu r m ea s u r em en t o f   th e   ch ip s et  an d   th R OV  ca p s u le       3 . 2 . 3 B a t t er y   ba n k   perf o r ma nce   T h p o wer   co n s u m p tio n   an d   th r u n tim o f   th b atter y   b a n k s   d u r in g   R OV  o p er atio n   a r s h o wn   in   Fig u r 6 .   T h o p er atio n   o f   th two   b atter y   b a n k s   was c o m p ar ed   b y   s im u latin g   v ar io u s   s ce n ar io s .       T h 5 b atter y   b an k   th at  w as  u s ed   f o r   th s u p p l y   o f   p o wer   to   th d ig ital  co m p o n e n ts   p r o v id ed   a   co n tin u o u s   r u n tim o f   5 0 0   m i n u tes ( 8   h o u r s )   wh ile  e x ec u tin g   R OV  co n tr o l a lg o r ith m s   ( Fig u r 5 ) .     T h 1 1   V   b atter y   b a n k ,   wh ic h   is   in   ch ar g o f   t h E SC 3 0 A   m o to r   co n tr o ller s ,   was  ab o u 1 2 0   m i n u tes  ( 2   h o u r s )   s till   f ast en o u g h   at  m e d iu m   s p ee d   ( Fig u r 6 ) .     T h b atter y   life   was  ch an g ed   in   ac co r d a n ce   with   th e   R OV  n av ig atio n   a n d   p r o p u ls io n   n ee d s ,   wh ich   co u ld   b u p   o r   d o wn   in   lin e   with   th m o v em en p atter n s .           Fig u r 6 .   B atter y   b a n k   b eh av i o r   d u r in g   R OV  o p er atio n   5   with   1 0 , 0 0 0   Ma h   b atter y   b an k   f o r   d i g ital d ev ices       3 . 3 H a rdwa re   re s o urce   utiliza t io n   T h ass ig n m en o f   r eso u r ce s   to   cr itical  p r o ce s s es  u n v eils   t h at  PID   3 2 8 6   ( R OV  p ar allel  co m p u tin g   alg o r ith m )   was  th o n with   th lar g est  s h ar e   with   7 6 o f   ce n tr al   p r o ce s s in g   u n it   ( C PU an d   1 3 . 9 o f   r an d o m - ac ce s s   m em o r y   ( R A M ) .   Af ter   t h is ,   th v id eo   ca p t u r alg o r ith m   ( PID   3 2 3 9 )   co n s u m ed   3 9 o f   C PU   an d   1 1 . 0 o f   R AM ,   an d   th v ir tu al  n etwo r k   c o m p u tin g   ( V NC p r o to co f o r   r em o te  ac ce s s   ( PID   2 6 4 5 )   u s ed   3 1 o f   C PU  an d   1 0 o f   R AM .   T h ac q u i r ed   3 p o s itio n   alg o r ith m   ( PID   3 2 6 3 ) ,   th o n e   th at  was  in   ch ar g e   o f   th e   d ata   p r o ce s s in g   f r o m   t h MPU6 0 5 0   s en s o r   to   v is u alize   th 3 D   p o s itio n   o f   th e   R OV,   n ee d ed   1 6 o f   C PU  an d   2 o f   R AM .   T h m o to r s   c o n tr o al g o r ith m   ( PID   1 2 0 3 )   also   s h o wed   lo wer   r eso u r ce   co n s u m p tio n   at   1 0 %   C PU  a n d   4 %   R AM ,   a n d   t h e   m ea s u r te m p er at u r alg o r it h m   ( P I 3 2 2 3 ) ,   w h ic h   tr ac k e d   wit h   th e   DS1 8 B 2 0   s en s o r ,   at   8 %   C P an d   4 %   R AM .   T h e   a b o v f i n d i n g s   s h o w ca s e   t h e   ef f e cti v e   all o c ati o n   o f   p r o ce s s i n g   p o we r   a cr o s s   t h e   v ar i o u s   c o n tr o l   f u n c ti o n s ,   t h u s   e n s u r i n g   th e   s ta b l an d   r es p o n s i v e   R OV   o p er ati o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   1 5 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 :   1 81 - 1 89   188   4.   CO NCLU SI O   T h e   R OV  p r o to ty p c o n ce p t,  as  p lan n ed ,   was  s u cc ess f u lly   p u to g eth e r   an d   test ed   to   d em o n s tr ate  its   m ec h an ical  s tab ilit y   an d   f u n c tio n ality   in   th wate r .   T h d e s ig n ,   b u o y an cy ,   a n d   d r ag   f o r c an aly s es  s h o wed   th at  th R OV  h ad   p o s itiv s tat ic  s tab ilit y ,   th ce n ter   o f   b u o y an cy   b ei n g   1 7 . 2 8   c m   ab o v t h ce n ter   o f   g r av ity ,   wh ich   en s u r ed   s tab le  u n d er wa ter   o r ien tatio n   d u r in g   o p er atio n .   T h p r elim i n ar y   d r ag   an al y s is   wi th   f u s io n   3 6 0   an d   em p ir ical  m eth o d s   m a d e   it  clea r   t h at  th e   p r o p u ls io n   s y s tem   is   ca p ab le  o f   o v er c o m in g   h y d r o d y n am ic  r esis tan ce   in   ca lm   wate r   co n d itio n s ,   th u s   m an eu v er ab ilit y   ca n   b e f f icien t.   T ests   in   a   co n tr o lled   a q u atic  en v ir o n m en s h o wed   th at  th R OV  wa s   ab le  to   k ee p   s tead y   d ep th   an d   m ain tain   its   d ir e ctio n   d u r in g   s im p le  n av ig atio n .   T h p o wer   p r o f ili n g   r ev ea le d   th at  th R OV  co u ld   b u s ed   f o r   ab o u two   h o u r s ,   wh ich   is   en o u g h   f o r   s h o r t - d u r atio n   in s p ec tio n   an d   m o n ito r in g   m is s io n s .   Nev er th eless ,   th r esear ch   is   co n f in ed   to   lab o r at o r y - s ca l ex p er im en ts   an d   d o es  n o t   tak in to   co n s id er atio n   n o n - lin ea r   f l o d y n am ics,  tu r b u len ce ,   an d   v ar iatio n s   in   th o p en   s ea .   T h n ex s tep   will  b to   eq u ip   th p latf o r m   with   r ea l - tim s en s o r   f u s io n   f o r   ad a p tiv co n tr o l,  in te g r atio n   o f   SLAM - b ased   n av ig atio n   m o d u les,  an d   f ield   test in g   in   d y n am ic  m a r in en v ir o n m en t s   to   d eter m in s tab ilit y   an d   a u to n o m y   o v er   tim e.   Hen ce ,   th c u r r e n p latf o r m   p r o v id es  a   s o lid   b ase  f o r   th f u r th er   d e v elo p m en o f   lo w - c o s t,  s em i - au to n o m o u s   R OVs d esig n ed   f o r   co r al  r ee f   s u r v eillan ce   an d   e n v ir o n m en ta l m o n ito r in g   p u r p o s es.       F UNDING   I NF O R M A T I O   T h is   is   p ar o f   th r esear c h   p r o ject  titl ed   Dev elo p m en o f   a   n ex t - g e n er atio n   a u to n o m o u s   u n d er wate r   R OV  f o r   co r al  r ee f   h ea lth   m o n ito r in g   in   GPS - d en ied   e n v ir o n m en ts ,   im p lem e n ted   b y   Ag n C o lleg o f   T ec h n o lo g y ,   T h alam b u r ,   C h e n n ai  ( 6 0 0 1 3 0 ) ,   I n d ia,   a n d   f u n d ed   b y   I n d ia n   I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y   T ir u p ati   Nav av is h k ar   I - H u b   Fo u n d atio n   ( I I T T NiF)    No .   I I T T NiF/TPD/2 0 2 4 - 2 5 /P2 5 .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al   u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   P a n d i y a r a j a n   R a j e n d r a n                               Srin iv asan   Alav an d ar                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   T h au t h o r s   d ec lar e   th at  th e y   h av n o   k n o wn   c o m p etin g   f in an cial  in ter ests   o r   p er s o n al  r el atio n s h ip s   th at  co u ld   h av ap p ea r ed   t o   in f lu en ce   th wo r k   r e p o r te d   in   t h is   p ap er .   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in ter est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   Data   a v aila b i lit y   is   n o t   a p p li ca b le   t o   t h is   p ap er   as   n o   n e d a t w er cr ea te d   o r   an al y z e d   i n   t h is   s t u d y .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   Y .   W a t a n a b e   e t   a l . C o n c e p t u a l   d e s i g n   o f   n a v i g a t i o n   o f   a n   A U V   f o r   mo n i t o r i n g   C C S   si t e   a t   d e e p   se a   b o t t o m,   i n   V o l u m e   5 :   O c e a n   S p a c e   U t i l i z a t i o n ;   O c e a n   Re n e w a b l e   E n e r g y ,   J a n .   2 0 1 1 ,   p p .   1 2 1 1 2 8 .   d o i :   1 0 . 1 1 1 5 / O M A E 2 0 1 1 - 4 9 8 1 2 .   [ 2 ]   G .   F e r r i ,   A .   M u n a f o ,   a n d   K .   D .   Le p a g e ,   A n   a u t o n o mo u s   u n d e r w a t e r   v e h i c l e   d a t a - d r i v e n   c o n t r o l   st r a t e g y   f o r   t a r g e t   t r a c k i n g ,   I EEE  J o u rn a l   o f   O c e a n i c   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   4 3 ,   n o .   2 ,   p p .   3 2 3 3 4 3 ,   A p r .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JO E. 2 0 1 8 . 2 7 9 7 5 5 8 .   [ 3 ]   J.  K .   C h o i ,   T .   Y o k o b i k i ,   a n d   K .   K a w a g u c h i ,   P e e r - r e v i e w e d   t e c h n i c a l   c o mm u n i c a t i o n ,   I EEE   J o u rn a l   o f   O c e a n i c   E n g i n e e r i n g v o l .   4 3 ,   n o .   3 ,   p p .   6 6 5 6 7 6 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JO E . 2 0 1 7 . 2 7 3 5 5 9 8 .   [ 4 ]   R .   W a n g   a n d   G .   C h e n ,   D e s i g n   a n d   e x p e r i m e n t a l   r e s e a r c h   o f   u n d e r w a t e r   mai n t e n a n c e   v e h i c l e   f o r   s e a b e d   p i p e l i n e s,   i n   2 0 1 8   3 rd   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   R o b o t i c a n d   A u t o m a t i o n   E n g i n e e r i n g   ( I C RA E) ,   N o v .   2 0 1 8 ,   p p .   1 4 6 1 4 9 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C R A E. 2 0 1 8 . 8 5 8 6 7 6 4 .   [ 5 ]   H .   P .   O l i v e i r a ,   A .   J.  S o u s a ,   A .   P .   M o r e i r a ,   a n d   P .   J.  C o s t a ,   M o d e l i n g   a n d   a s sessi n g   o f   o m n i - d i r e c t i o n a l   ro b o t s w i t h   t h re e   a n d   f o u w h e e l s .   U n i t e d   K i n g d o m :   I N TEC H   O p e n   A c c e ss   P u b l i s h e r ,   2 0 0 9 .   [ 6 ]   B .   M e y e r ,   K .   E h l e r s,   C .   O s t e r l o h ,   a n d   E.   M a e h l e ,   S mar t - a n   a u t o n o m o u s   o mn i d i r e c t i o n a l   u n d e r w a t e r   r o b o t ,   Pa l a d y n ,   J o u rn a l   o f   Be h a v i o r a l   Ro b o t i c s ,   v o l .   4 ,   n o .   4 ,   p p .   2 0 4 2 1 0 ,   J a n .   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 2 4 7 8 / p j b r - 2 0 1 3 - 0 0 1 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       Desig n   a n d   d r a g   fo r ce   a n a lysi s   o f a n   a u to n o m o u s   u n d erw a ter    ( P a n d iya r a ja n   R a jen d r a n )   189   [ 7 ]   N .   H .   T e h r a n i ,   M .   H e i d a r i ,   Y .   Za k e r i ,   a n d   J .   G h a i s a r i ,   D e v e l o p m e n t ,   d e p t h   c o n t r o l   a n d   s t a b i l i t y   a n a l y si o f   a n   u n d e r w a t e r   r e mo t e l y   o p e r a t e d   v e h i c l e   ( R O V ) ,   i n   I EEE  I C C A   2 0 1 0 ,   J u n .   2 0 1 0 ,   p p .   8 1 4 8 1 9 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C A . 2 0 1 0 . 5 5 2 4 0 5 1 .   [ 8 ]   R .   M .   F .   G o m e s,  A .   M a r t i n s,  A .   S o u s a ,   J.  B .   S o u sa ,   S .   L.   F r a g a ,   a n d   F .   L.   P e r e i r a ,   A   n e w   R O V   d e si g n :   i ss u e o n   l o w   d r a g   a n d   mec h a n i c a l   s y mm e t r y ,   i n   E u ro p e   O c e a n 2 0 0 5 ,   2 0 0 5 ,   p p .   9 5 7 - 9 6 2   V o l .   2 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / O C EA N S E. 2 0 0 5 . 1 5 1 3 1 8 6 .   [ 9 ]   R .   B a r u a ,   S .   M a n d a l ,   a n d   S .   M a n d a l ,   M o t i o n   a n a l y s i o f   a   m o b i l e   r o b o t   w i t h   t h r e e   o m n i - d i r e c t i o n a l   w h e e l s,   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   I n n o v a t i v e   S c i e n c e ,   En g i n e e ri n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   2 ,   n o .   1 1 ,   p p .   6 4 4 6 4 8 ,   2 0 1 5 .   [ 1 0 ]   J.  A p a r i c i o ,   A .   J i me n e z ,   F .   J .   A l v a r e z ,   D .   R u i z ,   C .   D e   M a r z i a n i ,   a n d   J .   U r e n a ,   C h a r a c t e r i z a t i o n   o f   a n   u n d e r w a t e r   p o s i t i o n i n g   sy st e m   b a se d   o n   G P S   s u r f a c e   n o d e s   a n d   e n c o d e d   a c o u st i c   s i g n a l s,   I E EE   T ra n s a c t i o n s   o n   I n s t ru m e n t a t i o n   a n d   Me a su r e m e n t ,   v o l .   6 5 ,   n o .   8 ,   p p .   1 7 7 3 1 7 8 4 ,   A u g .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI M . 2 0 1 6 . 2 5 5 2 6 9 9 .   [ 1 1 ]   P .   M a y e r ,   M .   M a g n o ,   a n d   L.   B e n i n i ,   S e l f - su s t a i n i n g   a c o u st i c   s e n s o r   w i t h   p r o g r a mm a b l e   p a t t e r n   r e c o g n i t i o n   f o r   u n d e r w a t e r   mo n i t o r i n g ,   I EEE   T ra n s a c t i o n s   o n   I n s t r u m e n t a t i o n   a n d   M e a s u rem e n t ,   v o l .   6 8 ,   n o .   7 ,   p p .   2 3 4 6 2 3 5 5 ,   Ju l .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI M . 2 0 1 8 . 2 8 9 0 1 8 7 .   [ 1 2 ]   Q .   L i ,   Y .   B e n ,   S .   M .   N a q v i ,   J.   A .   N e a sh a m,   a n d   J .   A .   C h a m b e r s ,   R o b u st   S t u d e n t s   t - b a s e d   c o o p e r a t i v e   n a v i g a t i o n   f o r   a u t o n o mo u u n d e r w a t e r   v e h i c l e s,   I E EE  T r a n s a c t i o n o n   I n s t r u m e n t a t i o n   a n d   Me a s u reme n t ,   v o l .   6 7 ,   n o .   8 ,   p p .   1 7 6 2 1 7 7 7 ,   A u g .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI M . 2 0 1 8 . 2 8 0 9 1 3 9 .   [ 1 3 ]   J.  S .   C e l y ,   R .   S a l t a r e n ,   G .   P o r t i l l a ,   O .   Y a k r a n g i ,   a n d   A .   R o d r i g u e z - B a r r o s o ,   E x p e r i me n t a l   a n d   c o m p u t a t i o n a l   met h o d o l o g y   f o r   t h e   d e t e r mi n a t i o n   o f   h y d r o d y n a mi c   c o e f f i c i e n t b a s e d   o n   f r e e   d e c a y   t e st :   a p p l i c a t i o n   t o   c o n c e p t i o n   a n d   c o n t r o l   o f   u n d e r w a t e r   r o b o t s ,   S e n s o rs ,   v o l .   1 9 ,   n o .   1 7 ,   p p .   1 2 4 ,   A u g .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 1 9 1 7 3 6 3 1 .   [ 1 4 ]   A .   M a r t o r e l l - T o r r e s,   M .   M a ss o t - C a m p o s ,   E.   G u e r r e r o - F o n t ,   a n d   G .   O l i v e r - C o d i n a ,   X i r o i   A S V :   a   m o d u l a r   a u t o n o m o u s u r f a c e   v e h i c l e   t o   l i n k   c o mm u n i c a t i o n s ,   I F A C - Pa p e rsO n L i n e ,   v o l .   5 1 ,   n o .   2 9 ,   p p .   1 4 7 1 5 2 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i f a c o l . 2 0 1 8 . 0 9 . 4 8 4 .   [ 1 5 ]   R .   X u ,   G .   T a n g ,   D .   X i e ,   D .   H u a n g ,   a n d   L.   H a n ,   U n d e r a c t u a t e d   t r a c k i n g   c o n t r o l   o f   u n d e r w a t e r   v e h i c l e u si n g   c o n t r o l   m o m e n t   g y r o s,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e d   Ro b o t i c   S y st e m s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 ,   p p .   1 8 ,   Ja n .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 7 7 / 1 7 2 9 8 8 1 4 1 7 7 5 0 7 5 9 .   [ 1 6 ]   Y. - H .   L i n ,   S . - Y .   C h e n ,   a n d   C . - H .   T so u ,   D e v e l o p me n t   o f   a n   i ma g e   p r o c e ssi n g   mo d u l e   f o r   a u t o n o mo u s   u n d e r w a t e r   v e h i c l e s   t h r o u g h   i n t e g r a t i o n   o f   v i su a l   r e c o g n i t i o n   w i t h   st e r e o sc o p i c   i ma g e   r e c o n st r u c t i o n ,   J o u rn a l   o f   M a r i n e   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e ri n g v o l .   7 ,   n o .   4 ,   p p .   1 4 2 ,   A p r .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / j ms e 7 0 4 0 1 0 7 .   [ 1 7 ]   J.   Ji a - j i a ,   W .   X i a n - q u a n ,   D .   F a - j i e ,   F .   X i a o ,   Y .   H a n ,   a n d   H .   B o ,   Bio - i n s p i r e d   s t e g a n o g r a p h y   f o r   s e c u r e   u n d e r w a t e r   a c o u s t i c   c o m m u n i c a t i o n s ,   I E E E   C o m m u n i c a t i o n M a g a z i n e ,   v o l .   5 6 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 5 6 1 6 2 ,   O c t .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M C O M . 2 0 1 8 . 1 6 0 1 2 2 8 .   [ 1 8 ]   C .   S .   C h i n   e t   a l . S y s t e m   d e s i g n   o f   u n d e r w a t e r   b a t t e r y   p o w e r   sy s t e m   f o r   m a r i n e   a n d   o f f s h o r e   i n d u st r y ,   J o u rn a l   o f   En e rg y   S t o r a g e ,   v o l .   2 1 ,   p p .   7 2 4 7 4 0 ,   F e b .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e s t . 2 0 1 9 . 0 1 . 0 0 7 .   [ 1 9 ]   X .   C u f í   e t   a l . ED U R O V s :   a   l o w - c o st   a n d   s u st a i n a b l e   r e m o t e l y   o p e r a t e d   v e h i c l e e d u c a t i o n a l   p r o g r a m,   S u s t a i n a b i l i t y ,   v o l .   1 3 ,   n o .   1 5 ,   p p .   1 1 2 ,   A u g .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / su 1 3 1 5 8 6 5 7 .   [ 2 0 ]   G .   A n t o n e l l i ,   O n   t h e   u s e   o f   a d a p t i v e   o r   i n t e g r a l   a c t i o n f o r   si x - d e g r e e s - of - f r e e d o c o n t r o l   o f   a u t o n o m o u u n d e r w a t e r   v e h i c l e s ,   I EEE  J o u rn a l   o f   O c e a n i c   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   3 2 ,   n o .   2 ,   p p .   3 0 0 3 1 2 ,   A p r .   2 0 0 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JO E. 2 0 0 7 . 8 9 3 6 8 5 .   [ 2 1 ]   V .   U t k i n ,   A .   P o z n y a k ,   Y .   O r l o v ,   a n d   A .   P o l y a k o v ,   C o n v e n t i o n a l   a n d   h i g h   o r d e r   s l i d i n g   m o d e   c o n t r o l ,   J o u rn a l   o f   t h e   Fr a n k l i n   I n st i t u t e ,   v o l .   3 5 7 ,   n o .   1 5 ,   p p .   1 0 2 4 4 1 0 2 6 1 ,   O c t .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j f r a n k l i n . 2 0 2 0 . 0 6 . 0 1 8 .   [ 2 2 ]   R .   W e r n l i ,   T h e   p r e s e n t   a n d   f u t u r e   c a p a b i l i t i e s   o f   d e e p   R O V s ,   M a r i n e   T e c h n o l o g y   S o c i e t y   J o u r n a l ,   v o l .   3 3 ,   n o .   4 ,   p p .   2 6 4 0 ,   2 0 0 0 .   [ 2 3 ]   B .   T .   P h i l l i p s ,   N .   C h a l o u x ,   R .   S h o m b e r g ,   A .   M u ñ o z - S o t o ,   a n d   J .   O w e n s ,   T h e   f i b e r   o p t i c   r e e l   s y s t e m :   A   c o m p a c t   d e p l o y m e n t   s o l u t i o n   f o r   t e t h e r e d   l i v e - t e l e m e t r y   d e e p - s e a   r o b o t s   a n d   s e n s o r s ,   S e n s o r s ,   v o l .   2 1 ,   n o .   7 ,   p p .   1 1 0 ,   A p r .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 2 1 0 7 2 5 2 6 .   [ 2 4 ]   R .   C a p o c c i ,   G .   D o o l y ,   E.   O mer d i ć ,   J.   C o l e ma n ,   T .   N e w e ,   a n d   D .   To a l ,   I n sp e c t i o n - c l a ss   r e m o t e l y   o p e r a t e d   v e h i c l e s - A   r e v i e w ,   J o u rn a l   o f   M a ri n e   S c i e n c e   a n d   En g i n e e ri n g ,   v o l .   5 ,   n o .   1 ,   p p .   1 3 2 ,   M a r .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / j mse 5 0 1 0 0 1 3 .   [ 2 5 ]   R .   P a n d i y a r a j a n   a n d   A .   N a z h u r u d e e n ,   A   s t u d y   o n   i n t e g r a t i o n   o f   l i g h t w e i g h t   c o m p o s i t e   m a t e r i a l i n   a u t o n o mo u R O V f o r   c o r a l   r e e f   su r v e i l l a n c e ,   Re s e a rc h   i n   M a t e ri a l s   S c i e n c e ,   v o l .   1 ,   n o .   1 ,   Ja n .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 3 0 6 5 4 3 2 7 . 2 0 2 5 . 2 5 4 9 2 4 6 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Pa n d i y a r a ja n   Ra je n d r a n           P ro fe ss o a n d   He a d   o M e c h a tro n i c En g i n e e rin g   a Ag n Co ll e g e   o Tec h n o lo g y ,   C h e n n a i,   h o l d a   P h . D.  in   En g in e e rin g   wit h   o v e a   d e c a d e   o f   tea c h in g   a n d   re se a rc h   e x p e rien c e .   His  e x p e rti se   sp a n we ld i n g ,   m a teria ls  sc ien c e ,   ro b o ti c s,  a n d   a u to m a ti o n .   His  c u rre n re se a rc h   fo c u se o n   u n d e rwa ter  ro b o ti c s,   a u to n o m o u sy ste m s,  a n d   sm a rt  se n so r - b a se d   c o n tr o e n g i n e e rin g .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a p a n d iy a n . ra jan 8 @ g m a il . c o m .           S r in iv a sa n   Al a v a n d a r           is  a   d isti n g u is h e d   a c a d e m ic  with   a   P h . D.  i n   In telli g e n t   Co n tr o a n d   R o b o ti c fro m   IIT   Ro o r k e e .   His  e x ten siv e   c a re e sp a n o v e 1 3   y e a rs,  se rv in g   i n   ro les   li k e   P rin c i p a l,   P r o fe ss o r,   a n d   De a n   Ac a d e m ics   in   lea d in g   e n g in e e rin g   i n stit u t io n s.  His   c o re   re se a rc h   e x p e rti se   li e s   in   c o m p u tati o n a in telli g e n c e ,   r o b o ti c s,  a n d   i n telli g e n c o n tr o l   sy ste m s.   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   s e e n u . p h d @ g m a il . c o m .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.