Mobil dockningsstation utvecklad för autonoma undervattenfordon

Fältet för undervattenrobotik har gjort imponerande framsteg nyligen. För bara en månad sedan demonstrerade ingenjörer en bläckfiskliknande robot för undervattensexploration. Nu har ett annat team av ingenjörer vid Purdue University utvecklat en mobil dockningsstation för autonoma undervattenfordon (AUV). Denna senaste utveckling kan hjälpa till att förbättra undervattensexploration med sådana fordon.

Forskningen publicerades i IEEE, med titeln “Collaborative Mission Planning for Long-Term Operation Considering Energy Limitations.”

Undervattensrobotar är också användbara för sök- och räddningsuppdrag och miljöstudier. Men en av deras nackdelar är att robotarna måste återvända hela vägen till basen för att ladda batterierna och ladda upp data. Detta är inte möjligt om ett AUV ska ge sig ut djupt i okända vatten.

Teamet slutade inte med havsvatten, utan undersökte också möjligheten att anpassa dockningssystemet för extraterrestriala sjöar på andra planeter.

Nina Mahmoudian är en biträdande professor i maskinteknik.

“Min forskning fokuserar på beständig drift av robotar i utmanande miljöer”, sa Mahmoudian. ”Och det finns ingen mer utmanande miljö än under vatten.”

En av de nuvarande begränsningarna med marina robotar är att de, när de dyker i vatten, inte längre kan sända och ta emot radiosignaler som GPS-data. Ett sätt att komma runt detta är akustisk kommunikation, men den är mycket mindre tillförlitlig och svårare. Svårigheten ökar med ännu längre transmissionsavstånd, vilket gör att undervattensrobotar är begränsade i sin räckvidd.

“Vanligtvis utför dessa robotar en förplanerad resa under vatten”, sa Mahmoudian. “Sedan kommer de upp till ytan och skickar ut en signal för att bli hämtade. Människor måste gå ut, hämta roboten, få datan, ladda batteriet och sedan skicka tillbaka den. Det är mycket dyrt, och det begränsar den tid som dessa robotar kan utföra sina uppgifter.”

https://www.youtube.com/watch?v=_kS0_-qc_r0&_ga=2.99992349.282287155.1601990769-129101217.1578788059

Mobil dockningsstation

Det är därför som Mahmoudian kommit på en mobil dockningsstation som tillåter robotarna att återvända till explorationen på egen hand.

“Och vad om vi hade flera dockor, som också var mobila och autonoma”, fortsatte Mahmoudian. “Robotarna och dockorna kunde samordna sig med varandra, så att de kunde ladda batterierna och ladda upp datan, och sedan återvända till explorationen utan att behöva mänsklig inblandning. Vi har utvecklat algoritmerna för att maximera dessa banor, så att vi får det optimala användandet av dessa robotar.”

“Vad som är nyckeln är att dockningsstationen är portabel”, sa hon. “Den kan deployeras på en stationär plats, men den kan också deployeras på autonoma ytfordon eller till och med på andra autonoma undervattenfordon. Och den är designad för att vara plattformsoberoende, så att den kan användas med vilket AUV som helst. Hårdvaran och mjukvaran fungerar hand i hand.”

Mahmoudian tror att denna teknik kan spridas långt bortom den undervattensvärlden.

“Detta system kan användas var som helst”, sa hon. “Robotar på land, i luften eller till sjöss kommer att kunna operera oändligt. Sök- och räddningsrobotar kommer att kunna utforska mycket större områden. De kommer att gå in i Arktis och undersöka effekterna av klimatförändringar. De kommer till och med att gå in i rymden.”