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为水下机器人建立移动对接系统以增加效率

时间:2020-10-15 来源:机器人在线 阅读:3546

机器人是进行搜救任务和环境研究的有用工具,但最终必须回到基地为电池充电并上传数据。对于自动驾驶水下航行器或AUV探索深海而言,这可能是一个挑战。现在,普渡大学的一个团队已经为AUV创建了一个移动对接系统,使他们无需人工干预就能执行更长的任务。


该团队还发表了有关将这种对接系统应用于AUV的方法的论文,这些AUV可能有朝一日探索诸如木星和土星卫星等外星湖泊。


“我的研究主要集中在机器人的持续运行在具有挑战性的环境,说:”尼娜Mahmoudian,副教授机械工程在位于印第安纳州西拉斐特大学。“没有比水下更具挑战性的环境了。”


普渡刺穿水屏障


一旦海洋机器人浸入水中,它就会失去发送和接收包括GPS数据在内的无线电信号的能力。有些可能会使用声音通信,但是这种方法可能很困难且不可靠,尤其是对于远程传输。因此,水下机器人目前的操作范围有限。


“这些机器人通常在水下执行预先计划的行程,” Mahmoudian说。“然后他们浮出水面,发出一个信号以进行检索。人类必须走出去,取回机器人,获取数据,给电池充电,然后再将其发送出去。这非常昂贵,而且限制了这些机器人执行任务的时间。”


Mahmoudian的解决方案是创建一个移动坞站,水下机器人可以自行返回。


“而且,如果我们有多个码头,这些码头也是移动的和自主的?” 她说。“机器人和码头之间可以相互协调,以便他们可以充电并上传数据,然后回去继续探索,而无需人工干预。我们已经开发出算法来最大化这些轨迹,因此我们可以最佳利用这些机器人。”


Mahmoudian及其团队开发的有关任务计划系统的论文已发表在IEEE Robotics and Automation Letters中。研究人员通过在苏必利尔湖的短途任务中对该系统进行测试来验证了该方法。


Mahmoudian说:“关键是扩展坞是便携式的。” “它可以部署在固定的位置,但也可以部署在自动水面车辆,甚至其他自动水下车辆上。而且它的设计与平台无关,因此可以与任何AUV一起使用。硬件和软件齐头并进。”


一个黄色的海洋机器人(左下,水下)在继续执行任务之前便找到了进入移动坞站的方式,可以充电并上传数据。资料来源:普渡大学Jared Pike


像Roomba的AUV


Mahmoudian指出,这样的系统已经存在于您的客厅中。她说:“像Roomba一样,自动吸尘器会进行真空清洁,当电池用完时,它会自动返回码头,为电池充电,这就是我们在这里所做的,但是环境很多更具挑战性。”


如果她的系统能够在充满挑战的水下环境中成功运行,那么Mahmoudian将会看到这项技术的广阔前景。


她说:“该系统可以在任何地方使用。” “陆上,空中或海上的机器人将能够无限期地运行。搜索和救援机器人将能够探索更广阔的领域。他们将进入北极并探索气候变化的影响。他们甚至会进入太空。”


一个专利在这个移动的水下对接站的设计通过美国海军部长申请和接收。这项工作由国家科学基金会和海军研究办公室拨款助。

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