Мобильные роботы широко используются для исследования опасных зон, изучения суровых условий окружающей среды, управления и мониторинга качества воздуха.
Во избежание рисков для персонала спасательных операций, особенно в районах с экстремальными уровнями загрязнения или неизвестными веществами газа, важно, чтобы условия в таких условиях оценивались до вступления человеческих групп.
Интеграция электронного носа (мультисенсорного модуля обнаружения газа) в мобильный робот, который уже оборудован для исследования, представляет большой интерес для того, чтобы различать и идентифицировать различные газы.
Дискриминация газа, особенно за пределами лаборатории, считается сложной задачей из-за неконтролируемых переменных, таких как расход воздуха, температура и влажность, а также перемещение устройства при использовании на роботе.
Кроме того, неизвестные газовые помехи часто присутствуют в окружающей среде. Предпринималась попытка решить проблему дискриминации газа в таких условиях, однако ее эффективность была ограничена из-за медленной реакции и слабой селективности нынешнего поколения коммерческих датчиков.
Сейчас разработали устройство обнаружения газа с несколькими датчиками в качестве открытой системы отбора проб, которое может различать по меньшей мере три различных газа в динамических, неконтролируемых условиях.
Нынешнее поколение коммерческих газовых датчиков, основанных на электрохимических, каталитических или полупроводниковых принципах, не идеально подходит для использования на мобильных роботах из-за их больших размеров и слабой селективности.
Кроме того, такие устройства не являются надежными (чувствительными к отравлениям) и требуют больших затрат на их замену. Поэтому новые датчики должны разрабатываться с высокой чувствительностью, высокой селективностью и быстрым откликом при низких затратах.
Разработаны новые датчики MOX(датчик кислорода) и NDIR(инфракрасный датчик), которые подходят для мобильного робота.
Устройства MOX основаны на микронагревателях, что обеспечивает высокую чувствительность и низкое энергопотребление. Система NDIR сенсоров использует инфракрасный излучатель с плазменной структурой для высокой селективности и чувствительности. Газовые датчики интегрированы вместе с коммерческими датчиками для комплексного устройства мониторинга окружающей среды (давление, влажность воздуха и частицы).
Оба типа датчиков демонстрируют быстрое время отклика: 10 секунд для MOX и 30 миллисекунд для NDIR по сравнению с имеющимися на рынке устройствами.
Устройство имеет адаптируемую модульную конструкцию, которая может быть легко адаптирована к конкретным условиям эксплуатации (например, датчики могут быть заменены по мере необходимости или испытаны прототипы датчиков).
Усовершенствованная и модернизированная газовая установка второго поколения имеет физически компактный размер с двумя входами для отбора проб газа в двух различных местах. Он содержит три MOX датчика, плазменный NDIR и коммерческие датчики окружающей среды для обеспечения всесторонней оценки газов, присутствующих в окружающей среде.
Датчик был протестирован как в лабораторных условиях, так и на мобильной платформе робота. В качестве источников газа в экспериментах использовались пропанол, этанол и ацетон, а данные о роботе собирались и обрабатывались с помощью неконтролируемого алгоритма обучения.
Робот способен различать три газа в режиме реального времени (отбор проб в режиме онлайн), что является сложной задачей для современного поколения коммерческих датчиков.
