مبانی طراحی ربات‌های زیرآبی خودکار و بدون نیاز به کابل

[EN-EZEL 13039]

ربات‌های زیر آبی خودکار و بدون نیاز به کابل

 

در اغلب ربات‌های زیرآبی از کابل برای انتقال توان به راه‌اندازها و نیز انتقال فرامین استفاده می‌شود و نیز داده‌های حسگرها و دوربین‌ها نیز از طریق کابل به کاربر انتقال داده می‌شوند. اما کابل از طرفی باعث افت انرژی شده و برای عمق‌های زیاد و محدوده‌های عملکرد وسیع، میزان توان مصرفی را افزایش می‌دهد. از سوی دیگر برای انتقال توان بالا، افزایش قطر کابل سبب افزایش نیروهای هیدرودینامیکی وارده و افزایش اغتشاش وارده به سیستم می‌شود. لذا در بسیاری از کاربردها استفاده از ربات‌های زیرآبی دارای کابل، مشکلات و محدودیت‌های فراوانی دارد. تکنولوژی ساخت این‌گونه از ربات‌های زیرآبی‌ که کار برروی آن‌ها از اوایل دهه هشتاد آغاز شده‌است٬ هنوز دوران آغازین خود را می‌گذراند. این ربات‌ها مجهز به سیستم کنترل و هدایت مرکزی، سیستم ارتباطی پیشرفته و سیستم تولید توان هیدرولیکی به منظور تولید انرژی لازم جهت پروانه‌ها و دیگر ابزارها و بازو‌های مکانیکی است. تاکنون در مجموع بیش از هفتاد گونهٔ مختلف از ربات‌های خودکار توسط دوازده کشور ساخته شده‌است. علاوه بر انواع ذکر شده برخی دیگر از ربات‌های زیرآبی متناسب با نوع کاربری طراحی و ساخته شده‌اند که به عنوان مثال می‌توان ربات‌هایی که توسط کشتی یا قایق پشتیبان به صورت یدک‌کش به‌کار می‌روند را نام برد که در بازرسی از خطوط لوله٬ نقشه‌برداری و مشاهدات علمی‌کاربردهای وسیعی دارند.

مبانی طراحی ربات‌های زیرآبی

 

امروزه به کمک روش‌های پیشرفته طراحی کامپیوتر٬ طراحی ربات‌های زیرآبی نیز پیشرفته‌تر و دقیق‌تر شده‌است. بدیهی است اکنون که طراحی و ساخت ربات‌های پیچیده و چند منظوره و دارای توان دستیابی به اعماق بسیار زیاد دریا و اقیانوس مورد نظر است، دستیابی به سطوح بالایی از دانش طراحی نیز لازم و ضروری خواهد بود. این ربات‌ها باید داری انعطاف‌پذیری مطلوبی باشند، چنان که قابلیت انجام فعالیت‌ها و ماموریت‌های متنوعی برای آن‌ها مهیا باشد. به منظور تامین اهداف مطلوب در طراحی ربات‌های زیرآبی باید دو نکته را مد نظر داشت: نوع عملکرد مورد نظر و مقدار عمقی که ربات در آن باید به کار بپردازد. علی رغم موارد بالا طراحی ربات زیرآبی باید به صورت مجموعه‌ای واحد و با در نظر گرفتن تمامی ملاحظات طراحی لازم و مرتبط صورت پذیرد که برخی از آن‌ها عبارت‌اند از:

• هزینه‌ی‌ تمام شده
  
• اندازه و ابعاد مطلوب با توجه به نیازمندی‌ها و قابلیت‌های مورد نظر
  
• تکنولوژی موجود و در دسترس
  
• توان و قدرت مورد نیاز
  
• ابعاد
  
• وزن
  
• فضای مورد نیاز در عرشه کشتی
  
• حداکثر عمق
  
• نوع شرایط دریایی که ربات در آن امکان کار دارد
  
• حداکثر بار مفید قابل حمل
  
• کاربرد
  
• چندمنظوره بودن
  
• ایمنی
  
• اطمینان‌پذیری
  
• ثبت مسیر حرکت (در صورت لزوم)
  
• قابلیت تعمیر و نگهداری
  
• اجزا و سیستم‌های واسط جهت هدایت و راهبری و قابلیت‌های دردسترس این سیستم
  

چنان که ذکر شد ربات‌های زیر آبی اجزا مختلف و متعددی دارند که عموما شامل موارد کلی و اساسی زیر است:

• بدنهٔ ربات
  
• سیستم رانش و حسگرها
  
• واسط(های) کنترلی و نمایشی
  
• سیستم توزیع قدرت
  
• کابل‌های هدایتی و ارتباطی
  
• سیستم هدایت و کنترل
  

در نهایت طراح با در نظرگرفتن عوامل موثر در طراحی باید مدل بهینه‌ای برای طراحی ربات پیشنهاد کند. ربات‌هایی زیرآبی در نهایت به واسط‌هایی متصل هستند که منظور و هدف کاربر را محقق می‌سارند. بازوهای مکانیکی ماهر که قادر به انجام کار فیزیکی هستند٬ دوربین‌های تلویزیونی، نورافکن‌ها و دیگر لوازم ره‌گیری که امکان کارکرد، هدایت، مسیریابی، کنترل و ناوبری ربات را فراهم می‌سارند، از این جمله‌اند.