Чтобы робот «не устал»

Чтобы робот «не устал»

По итогам последнего конкурса региональной программы «УМНИК» лучшей в номинации «Ресурсосберегающая энергетика» признана работа студента бакалавриата ФКТИ Николая Кобызева. На дальнейшее развитие своего проекта «Разработка сверхмалой гибридной энергоустановки для мобильных роботов» он получит грант в размере 500 тысяч рублей.

25.11.2018 73

Стремительное развитие малой робототехники в последние годы потребовало от разработчиков решения задачи их эффективного энергообеспечения. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) по целому ряду параметров неприемлемы для многих роботизированных комплексов. Аккумуляторные же батареи (АБ) имеют низкую энергоёмкость, не позволяющую роботу функционировать автономно достаточно долгое время. И если объединение положительных качеств ДВС и АБ на крупных объектах, например, подводных лодках, успешно используется уже много лет, то аналогичное решение для малых роботов пока недостаточно эффективно. Проблема кроется в отсутствии рационального алгоритма работы ДВС для подзарядки АБ и обеспечении наилучшей совместимости всех остальных компонентов энергоустановки. Эту задачу, которой, как оказалось, до сих пор никто серьёзно не занимался, и взялся решить Николай.

«Анализ существующих решений и потребностей в подобных комплексах показал, что общая масса гибридной энергоустановки для мобильных роботов должна быть в пределах 6 килограммов, а мощность – порядка ¼ кВт, – рассказывает изобретатель. – Исходя из этого, я и подбирал комплектующие для лабораторной имитационной модели. С одним отступлением: реальный ДВС на стенде был заменён электродвигателем аналогичной мощности. Что и понятно: запускать в закрытом помещении движок, работающий на бензине и дающий ядовитый выхлоп, нельзя».

Аккумуляторную батарею не требуется заряжать постоянно. Поэтому ДВС должен включаться дискретно, чтобы не допускать разрядки АБ ниже определённого уровня. Т.е. необходимо разработать компьютерную программу его наиболее эффективного функционирования. Причём не только в отношении зарядки АБ, но и в отношении расхода горючего. Ведь любой автомобилист знает, что ритмичная работа мотора более экономична, чем режим постоянных разгонов и остановок. Определение этого алгоритма и разработка специальной компьютерной программы потребовало большого количества прогонов работы двигателя в разных режимах.

«В конечном итоге появилась программа эффективной работы энергоустановки, позволяющая увеличить время автономного функционирования мобильного робота более чем в два раза по сравнению с аккумуляторными батареями. И, что очень Чтобы робот «не устал» важно, – она универсальна, поскольку может применяться к подобным агрегатам иной мощности и комплектации. Другими словами, любой разработчик новой энергоустановки может использовать самые различные её компоненты подобно модулям. А программа, в которую будут введены их параметры, выдаст наиболее эффективный режим работы устройства. Конечно, мне, студенту бакалавриата, в одиночку эти проблемы не удалось бы решить без помощи и поддержки со стороны моего научного руководителя, доцента кафедры систем автоматизированного проектирования, директора молодёжного научно-исследовательского института ЛЭТИ Дениса Николаевича Бутусова. Очень рассчитываю на его поддержку и в ходе реализации задач, продиктованных условиями полученного гранта программы «УМНИК».

За два года энергоустановка студента должна стать полностью автономным блоком, готовым к практическому применению на существующих малогабаритных роботах. В перспективе на одном из малых предприятий университета можно было бы организовать серийное производство таких устройств. Другим направлением коммерциализации изобретения могла бы стать продажа соответствующего программного обеспечения.


Александр Сажин