Από ένα γκαράζ σε ελβετικές λίμνες και ποτάμια: η ιστορία του Πρωτέα, ενός υποβρύχιου ρομπότ


Πρωτέας και ηλιοβασίλεμα με τα ελβετικά βουνά στο βάθος στη λίμνη Thun (φωτογραφία: Gallus Kaufmann)

Το 2018, ο Christian Engler ένιωσε ότι είχε μελετήσει αρκετά θεωρητικά στο ETH της Ζυρίχης και λαχταρούσε να τα κάνει όλα πράξη. Ήταν προφανές στον Κρίστιαν ότι ο καλύτερος τρόπος για να αποκτήσει πρακτική εμπειρία ήταν να ξεκινήσει κάτι ο ίδιος. Άλλοι δεν ήταν τόσο σίγουροι. Ειδικά όταν άκουσαν για τη φιλοδοξία του να αναβιώσει ένα έργο από το λύκειο.

Το έργο περιελάμβανε υποβρύχια ρομπότ, γνωστά και ως Remotely Operated Vehicles (ROVs). Αλλά τώρα ο Κρίστιαν ήθελε να το επιταχύνει. Όχι μόνο ήθελε να κατασκευάσει ένα ROV, αλλά ήθελε επίσης να λάβει μέρος στον διεθνή διαγωνισμό MATE ROV 2019 – τον ​​μεγαλύτερο διαγωνισμό ROV στον κόσμο. Το πάθος του παρακίνησε άλλους επτά μαθητές και γεννήθηκε η Tethys Robotics.

Έναρξη του ταξιδιού

Για να μπορέσει να αγωνιστεί σε υψηλό επίπεδο, η Tethys Robotics χρειαζόταν υποστήριξη. Ο κύριος υποστηρικτής ήταν και εξακολουθεί να είναι ο καθηγητής Siegwart και το Autonomous Systems Lab (ASL). Λόγω ενός προηγούμενου έργου, του SCUBO, η ομάδα είχε την ευκαιρία να επωφεληθεί από την εμπειρία της και μπόρεσε να χρησιμοποιήσει το κέλυφός της από ανθρακονήματα για να κατασκευάσει την εκδοχή του υποβρύχιου ρομπότ, το SCUBO 2.0.

Το SCUBO κάνει ηλιοθεραπεία στη λίμνη της Ζυρίχης (φωτογραφία: Gallus Kaufmann)

Ενώ το αρχικό SCUBO αναπτύχθηκε για να κινηματογραφήσει κοραλλιογενείς υφάλους, η νέα έκδοση του SCUBO έπρεπε να προσαρμοστεί για να εκπληρώσει τα καθήκοντα του διαγωνισμού MATE ROV. Για να αποφευχθεί η καταστροφή των κοραλλιογενών υφάλων, το αρχικό SCUBO είχε διαφορετική θέση και προσανατολισμό των οκτώ ενεργοποιητών (γνωστών επίσης ως προωθητήρες) με κόστος σταθερότητας και ελέγχου. Επιπλέον, δεν επιτρέπονταν μπαταρίες στον διαγωνισμό στο εσωτερικό του ρομπότ. Για το λόγο αυτό, όλα τα ηλεκτρονικά, η διεπαφή λογισμικού και ο έλεγχος έπρεπε να επανασχεδιαστούν για να μπορέσουν να λάβουν μέρος στον διαγωνισμό.

Ουσιαστικά, οι αισθητήρες και των δύο εκδόσεων SCUBO είναι οι ίδιοι αποτελούμενοι από Σύστημα Αναφοράς Στάσης και Κεφαλής (AHRS), αισθητήρα πίεσης, στερεοφωνική κάμερα και αισθητήρα θερμοκρασίας.

Το μόνο μειονέκτημα ήταν ότι το ASL δεν είχε αρκετό χώρο για να μας φιλοξενήσει. Ως εκ τούτου, καταλήξαμε να δουλεύουμε στο υπόγειο του εργαστηρίου. Αλλά αυτό δεν επηρέασε το κίνητρό μας – τώρα με την ατμόσφαιρα «εκκίνησης σε γκαράζ» – ή το επιτυχημένο αποτέλεσμα. Η Tethys Robotics ήταν η πρώτη ελβετική ομάδα που αγωνίστηκε ποτέ. Από 75 ομάδες, η Τηθύς βρέθηκε στην 9η θέση.

Εφαρμογές πραγματικού κόσμου

Μετά τον διαγωνισμό, το SCUBO 2.0 παρουσιάστηκε σε διάφορες εκθέσεις. Έτσι συναντήσαμε τους δύτες από το Swiss Explosive Ordnance Disposal (EOD), του οποίου η αποστολή είναι να ανασύρει χαμένα πυρομαχικά από ελβετικές λίμνες. Δεδομένου ότι αυτό είναι ένα επικίνδυνο και πολύ προκλητικό έργο για τους δύτες, η Tethys άρχισε να συνεργάζεται σε ένα υποβρύχιο ρομπότ μέχρι την εργασία. Το ρομπότ έπρεπε να είναι αρθρωτό, ελαφρύ και εύκολα να αναπτυχθεί. Με την υποστήριξη της ASL, οι αλγόριθμοι που αναπτύχθηκαν για drones έχουν εφαρμοστεί στα υποβρύχια drones της Tethys Robotics. Και πραγματοποιώντας πολλαπλές δοκιμές στο χώρο της επιχείρησης με τους δύτες EOD και τα λευκά πυρομαχικά, το νέο υποβρύχιο ρομπότ Proteus αναπτύχθηκε έχοντας κατά νου μια εφαρμογή στον πραγματικό κόσμο. Με τη βοήθειά τους, το Proteus έχει αναπτυχθεί ώστε να είναι αρθρωτό και πιο εστιασμένο για να χρησιμοποιείται ως φίλος δύτης αντί να εργάζεται μεμονωμένα. Συγκεκριμένα, το υποβρύχιο drone μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ανυψωτικό υλικό και ως συσκευή επικοινωνίας στην επάνω πλευρά.

Προκλήσεις και μέλλον του Πρωτέα

Έχουν γίνει πολλές αλλαγές στο σχεδιασμό και στο πεδίο εφαρμογής μεταξύ του ρομπότ ανταγωνισμού και του νέου Proteus. Το Proteus μπορεί να αναπτυχθεί σε κάθε ελβετική λίμνη (βαθμολογία βάθους +300 m) και τροφοδοτείται ξανά, όπως το αρχικό SCUBO, από μπαταρίες. Οι ροές επικοινωνίας και κάμερας μεταδίδονται μέσω ενός καλωδίου οπτικών ινών σε έναν σταθμό ελέγχου στην ακτή. Επιπλέον, εκτός από τους αισθητήρες που χρησιμοποιούνται στο SCUBO, το Proteus έχει αναβαθμιστεί με αισθητήρες που χρησιμοποιούνται κυρίως για εντοπισμό και προσανατολισμό υποβρύχια που αποτελούνται από βυθόμετρο, Doppler Velocity Logger (DVL), ακουστικό σύστημα βραχείας γραμμής βάσης (SBL) και κάμερες εκδηλώσεων.

Ρύθμιση αποστολής Proteus (φωτογραφία: Gallus Kaufmann)

Η τρέχουσα έρευνα επικεντρώνεται στη βελτίωση του υποβρύχιου εντοπισμού. Οι διαφορετικοί αισθητήρες δεν είναι ακριβείς, γρήγοροι ή στιβαροί ώστε να χρησιμοποιηθούν σε ελβετικές λίμνες και συγκεκριμένα ποτάμια. Επομένως, εφαρμόζεται ένας αλγόριθμος σύντηξης αισθητήρων για να συνδυάσει τα πλεονεκτήματα των διαφορετικών αισθητήρων. Επιπλέον, η Tethys Robotics προσπαθεί να βρει περαιτέρω εφαρμογές και ένα κατάλληλο τμήμα αγοράς για να τοποθετήσει τα ανεπτυγμένα υποβρύχια drones. Με την εύρεση περαιτέρω συνεργατών και ενδιαφέροντος, το έργο θα μπορούσε να κάνει τη μετάβαση σε μια εταιρεία και να αναπτύξει τα πρωτότυπα σε τελικά προϊόντα.

ετικέτες:



Andrej Studer
είναι ο συνιδρυτής και μηχανικός ρομποτικής στην Tethys Robotics, ένα φοιτητικό έργο στην υποβρύχια τεχνολογία

Ο Andrej Studer είναι ο συνιδρυτής και μηχανικός ρομποτικής στην Tethys Robotics, ένα φοιτητικό έργο στην υποβρύχια τεχνολογία



Source link

By koutsobolis

koutsobolis.com

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.