В ходе плодотворной работы был успешно разработан и испытан автономный прототип подводного робота, способный обнаруживать препятствия для безопасного передвижения.
Он использует эффективную нечеткую систему управления движением и надежный алгоритм для обработки данных, собранных двумя встроенными камерами.
Автономные подводные аппараты (АПА)
Они могут управлять своей работой с помощью надежного программирования контроллеров высокого уровня, которые позволяют устройству маневрировать даже в непредсказуемых условиях. Тем не менее, вопросы принятия решений должны быть адекватно решены для последовательной работы, в том числе для безопасного судоходства через потенциальные препятствия.
За последние несколько лет было предложено несколько подходов для решения этой проблемы, но они в основном страдают от относительно медленной реакции, когда существует реальная потребность в быстром принятии решений.
В разработанном прототипе были установлены две камеры, одна сверху, а другая снизу, для сбора данных из окружающей среды с целью обнаружения препятствий. Кроме того, зная, что зондирование в водной среде может привести к искажению изображения вследствие преломления света, была разработана надежная технология обработки изображений с помощью пропорционально-интегрально-деривативных контроллеров.
Для эффективного описания цели и алгоритма отслеживания, построенного с помощью этих функций, была разработана методика, сочетающая в себе характеристики цвета и локальной двоичной модели.
Для безопасной навигации автономное транспортное средство должно быть способно точно обнаруживать препятствия, принимать быстрые и надлежащие решения и выбирать подходящий маршрут для их преодоления.
С этой целью были интегрированы два подруливающих устройства для быстрой модификации заранее определенного маршрута. Для обеспечения быстрого реагирования, углы подруливающего устройства могут быть легко изменены для быстрого создания как вертикальных, так и горизонтальных сил, необходимых для перемещения прототипа после выбора более безопасного направления.
Важно обратить внимание
Любое изменение угла наклона стало возможным благодаря мгновенному движению ограничителя двигателя, который потребляет гораздо меньше энергии, чем постоянное движение подруливающего устройства. Затем было включено устройство переключения массы, во-первых, из-за движения подруливающего устройства и, во-вторых, для обеспечения возможности маневра по направлению к полю.
Весь набор может иметь два режима движения
В первом режиме, благодаря устройству переключения массы, корпус должен иметь постоянное горизонтальное движение, а его движение в вертикальном и горизонтальном направлениях должно происходить за счет изменения угла подруливающего устройства.
Во втором режиме подруливающие устройства должны быть зафиксированы в горизонтальном направлении, а вертикальное движение должно быть возможным за счет изменения угла наклона корпуса подруливающих устройств в направлении угла продольного наклона.
Первый режим используется там, где мало места для маневра или прохождения препятствий, в то время как второй режим предназначен для экономии энергии и/или изменения глубины. Эта структура является инновационной и энергосберегающей. Как только проблема быстрого реагирования была решена, были установлены различные датчики для сбора данных из среды устройства.
Использовался датчик инерциального блока измерения MPU-9250. Он состоит из трех датчиков, т.е. счетчика ускорения для измерения ускорения устройства, его баланса и отклонения, гироскопа для измерения скорости циркуляции устройства и, наконец, компаса для определения положения устройства по отношению к Северному полюсу.
Для определения точки старта робота был также установлен компасный датчик HMC6343. Поскольку датчик очень чувствителен к электромагнитным помехам и напряженности магнитного поля Земли, его работа в условиях подводной лодки может быть не такой точной, как ожидалось. Поэтому для повышения точности был встроен отдельный цифровой датчик компаса.
Выбранный датчик компаса компенсирует наклон и калибруется для устранения магнитных искажений. Он объединяет трехосевой магниторезистивный датчик и трехосевой MEMS акселерометр и каждые 200 мс рассчитывает направление движения.
В заключении
Одним из главных преимуществ роботизированного прототипа является экономия энергии при одновременном безопасном преодолении препятствий. Действительно, система может обеспечить эффективное и безопасное управление перемещениями робота.
На самом деле, роботом можно умело управлять только с двумя двигателями, избегая сложных конструкций.