Исследователи из Сколковского института науки и технологий в России недавно разработали MobileCharger, автономную роботизированную систему, предназначенную для зарядки других роботов по мере их работы. Эта система, представленная в документе, предварительно опубликованном на arXiv, может передавать энергию мобильным роботам, не заставляя их возвращаться к назначенным зарядным станциям, когда их мощность истощается.
«Вкратце, MobileCharger — это мобильный блок питания для автономных роботов», — сказал TechXplore Дмитрий Цецеруков, профессор и руководитель лаборатории интеллектуальной космической робототехники. «Можете ли вы представить, что скоро тысячи роботов-доставщиков будут путешествовать с нами по городу? Если один или несколько таких роботов будут брошены, это станет серьезным препятствием для пешеходов и транспорта».
Общая идея недавнего исследования Цецеруку и его коллег заключалась в том, чтобы разработать систему, которая сможет подключиться к неисправным роботам или роботам с разряженным аккумулятором и помочь им. Разработанная ими система, получившая название MobileCharger, может заряжать роботов, когда они работают и пытаются выполнить миссию, такую как доставка посылки или сбор данных в определенном месте.
« Робот- доставщик и MobileCharger могут работать как одно целое, пока целевой робот не будет полностью заряжен», — пояснил Цецерукоу. «Впоследствии MobileCharger отсоединяется и переходит к новому роботу или зарядной станции».
Дозаправка в воздухе (т. е. Подача топлива во время полета) позволяет самолету дольше оставаться в воздухе и может привести к экономии топлива на 35–40 процентов во время дальних полетов. Таким образом, система, разработанная Цецеруку и его коллегами, может быть очень ценной, поскольку развертывание нескольких из этих систем в виде роя может снизить затраты на миссии роботов и сократить время, необходимое роботу-доставщику для доставки предметов в заданное место.
«Вместо того, чтобы терять время на дорогу к зарядной станции , в миссии всегда могут быть задействованы роботы- доставщики», — сказал Цецэруков. «В будущем также можно будет создать комбайн для сбора энергии MobileCharger со встроенной солнечной панелью. Это будет означать, что, когда батарея почти разряжена, робот может просто переместиться в солнечное место и расположить солнечную панель по направлению к солнечному свету».
MobileCharger — первый робот, который может напрямую заряжать других автономных роботов на ходу. Его наиболее характерным компонентом является DeltaCharger, система, которая может позиционировать электроды в трех измерениях (3D) для поддержания заряда в ситуациях, когда целевой робот не выровнен по горизонтали или вертикали относительно зарядного устройства. Это может произойти, например, когда робот передвигается по камням и другим объектам или когда конфигурация робота не позволяет ему удобно расположить для зарядки.
«Системы компьютерного зрения не так эффективны, как тактильные, в обнаружении перекоса электродов в непосредственной близости», — сказал Цецеруков. «DeltaCharger обладает развитым тактильным восприятием, поскольку он основан на датчиках давления высокой плотности, предоставленных профессором Хироюки Каджимото из Университета электросвязи в Токио, Япония».
Цецеруку и его коллеги также разработали сверточную нейронную сеть (CNN), которая может оценивать угол рассогласования между электродами MobileCharger и электродами робота, который требует зарядки. Этот алгоритм был обучен на серии тактильных паттернов, состоящих из 100 точек.
Команда оценила CNN в серии тестов и обнаружила, что она может измерять угол, вертикальные и горизонтальные значения смещения электродов, анализируя данные давления с замечательной точностью 95,46 процента, 98,2 процента и 86,9 процента соответственно. Это означает, что разработанная ими система зарядки роботов должна иметь возможность подключаться к множеству роботов с различными конфигурациями, независимо от среды, в которой они находятся, когда им требуется зарядка.
«Помимо зарядки мобильных роботов, будущим применением этой технологии может быть зарядка беспилотных летательных аппаратов в воздухе, при этом беспилотный летательный аппарат на основе механизма DeltaCharger подключен к наземной электростанции, а целевой БПЛА заряжается без приземления», — сказал Цецерукоу. . «Инновационные автономные корабли и танкеры с электродвигателями также могут заряжаться во время плавания с помощью предлагаемой концепции, так как это избавит их от необходимости заходить в порты для дозаправки. Кроме того, любые типы роботов, такие как робот-собака, роботы-уборщики на открытом воздухе и даже беспилотные автомобили можно заряжать аналогичным образом ».
В будущем инновационная система зарядки роботов, разработанная этой группой исследователей, может быть адаптирована для зарядки бесчисленного множества различных роботизированных систем, от автономных транспортных средств до мобильных роботов . Тем временем Цецеруков и его коллеги планируют продолжить работу над созданным ими первоначальным прототипом для дальнейшего улучшения его производительности и универсальности.
«Чтобы увеличить мощность источника электричества, рой роботов MobileCharger может формировать параллельное соединение с увеличенной емкостью для зарядки мощных транспортных средств или последовательное соединение для регулировки выходного напряжения на целевом транспортном средстве», — сказал Цецерукоу. «В будущем мы можем представить, что роботы будут не только заряжать, но и ремонтировать автономных роботов, чтобы сделать Робовселенную (вселенную роботов) самодостаточной».
Дополнительная информация: Ярослав Окуневич и др., MobileCharger: автономный мобильный робот с перевернутым треугольником для надежной и безопасной зарядки роботов (2021 г.). arXiv: 2107.10585v2 [cs.RO], arxiv.org/abs/2107.10585
Ярослав Окуневич и др., Delta Charger: Зарядный робот с механизмом перевернутого треугольника и высокоточным тактильным восприятием, управляемым CNN, для точного трехмерного позиционирования. Письма IEEE по робототехнике и автоматизации (2021 г.). DOI: 10.1109 / LRA.2021.3098838 .
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК