Роботы, прогнозирующие поведение волн, сократят расходы на зеленую энергию
Подводные роботы, способные прогнозировать силу и направление волн в режиме реального времени и учитывающие эту информацию для успешной работы, разработали специалисты Эдинбургского университета, 14 ноября сообщает пресс-служба учебного заведения.
Исследователи утверждают, что новая технология, которая позволит роботам стабильно работать в неспокойных водах, может сделать обслуживание морских ветряных электростанций и приливных турбин более дешевым, быстрым и безопасным. Это снизит стоимость производства возобновляемой энергии на шельфе, которая сейчас намного выше, чем при использовании ископаемого топлива.
Применение таких роботов исключит необходимость привлечения кораблей и вертолетов или подъема оборудования таких станций из воды в случае поломок, а также устранит необходимость работы людей в опасных условиях.
Однако в настоящее время непредсказуемая природа волн, из-за которой роботам под водой сложно сохранять устойчивость и выполнять точные движения, ограничивала их использование для обслуживания морских платформ.
Инженеры из Эдинбурга разработали новые вычислительные и испытательные инструменты, позволяющие автономным подводным роботам сохранять устойчивое положение среди неравномерных сильных волн.
Исследователи протестировали свою систему в испытательном бассейне университета, используя данные о волнах, полученные буем в Северном море, чтобы имитировать условия, в которых могут работать роботы.
Устройства исследования волн прикрепляются к морскому дну и измеряют направление и высоту набегающих волн и передают информацию в режиме реального времени работающему поблизости роботу. Это позволяет беспилотной машине прогнозировать сложные будущие колебания в воде, точно противодействуя им для сохранения устойчивого положения.
Результаты показывают, что созданная эдинбургскими исследователями система совместима с роботами, работающими как вблизи поверхности, так и на больших глубинах, где возмущения всё еще могут ощущаться достаточно сильно.
Новая технология, заявляет команда, лучше обычных систем управления, которые работают корректирующим образом. Они слишком медленно реагируют на быстро меняющиеся возмущения в океане, что делает их гораздо менее надежными в таких опасных условиях и принципиально ограничивает использование небольших подводных роботов.
Разработчик технологии доктор Кайл Уокер заявил: «Формируя прогноз будущих волновых возмущений и интегрируя его в систему управления, мы можем расширить диапазон применения робота практически без изменений в аппаратном обеспечении. С точки зрения использования этой технологии в полевых условиях, это огромное преимущество и оно делает нашу систему применимой к большинству машин, доступных в настоящее время на рынке».
Дальнейшие исследования команды будут направлены на улучшение способности автономных устройств выполнять точные задачи, например, использовать манипуляторы роботов для выявления ржавчины или ремонта электрооборудования, которые при этом будут сохранять устойчивое положение в воде.
«Увеличение использования автономных роботов для обслуживания прибрежных установок возобновляемой энергии может иметь положительный эффект на снижение стоимости производства чистой энергии, — отметил доктор Франческо Джорджио-Серки из Инженерной школы университета. — Дальнейшее развитие этой технологии может помочь осуществить постепенное изменение в использовании беспилотных роботов в море и радикально повысить степень автоматизации в шельфовой зоне».
Результаты исследования предложенной технологии были представлены в статье «Нелинейная модель прогнозирующего динамического позиционирования дистанционно управляемого передвижного средства с предварительным просмотром волновых возмущений» (Nonlinear model predictive dynamic positioning of a remotely operated vehicle with wave disturbance preview), опубликованной в International Journal of Robotics Research.
