چگونه ربات های ROV از راه دور کنترل می شوند؟

وسایل نقلیه کنترل از راه دور (ROVs) شگفتی‌های مهندسی مدرن هستند که نقش مهمی در کاربردهای مختلف زیر آب، از تحقیقات علمی گرفته تا بازرسی‌های صنعتی، ایفا می‌کنند. به عنوان یک تامین کننده پیشرو ربات ROV، من از نزدیک شاهد قابلیت های باورنکردنی این ماشین ها و روش های پیچیده ای که برای کنترل آنها از راه دور استفاده می شود، بوده ام. در این پست وبلاگ، من به دنیای شگفت‌انگیز سیستم‌های کنترل ROV می‌پردازم و فناوری‌ها و تکنیک‌هایی را بررسی می‌کنم که اپراتورها را قادر می‌سازد تا این شگفتی‌های زیر آب را از راه دور هدایت و دستکاری کنند.

آشنایی با اصول کنترل ROV

در قلب هر ROV یک سیستم کنترلی وجود دارد که به اپراتورها اجازه می‌دهد دستورات ارسال کنند و بازخورد از خودرو دریافت کنند. این سیستم معمولاً از یک واحد کنترل سطح (SCU) و یک اتصال دهنده تشکیل شده است که SCU را به ROV متصل می کند. SCU به عنوان رابط اپراتور با ROV عمل می کند و کنترل هایی را برای فرمان، نیروی محرکه و سایر عملکردها فراهم می کند. از طرف دیگر، تتر نیرو و داده را بین SCU و ROV منتقل می کند و به اپراتور اجازه می دهد وضعیت خودرو را کنترل کند و رفتار آن را در صورت نیاز تنظیم کند.

فن آوری های ارتباطی

یکی از چالش های کلیدی در کنترل ROV از راه دور، ایجاد یک ارتباط ارتباطی قابل اعتماد بین SCU و خودرو است. این معمولاً با استفاده از ترکیبی از فناوری های سیمی و بی سیم بسته به نیازهای خاص برنامه به دست می آید.

ارتباط سیمی

ارتباط سیمی رایج ترین روشی است که برای کنترل ROV ها استفاده می شود، زیرا اتصال پایدار و ایمن بین SCU و وسیله نقلیه را فراهم می کند. تتر مورد استفاده در سیستم‌های ارتباطی سیمی معمولاً شامل بسته‌ای از کابل‌های الکتریکی و فیبرهای نوری است که توان، داده‌ها و سیگنال‌های کنترلی را بین SCU و ROV منتقل می‌کند. کابل‌های الکتریکی برق را برای موتورهای ROV و سایر اجزای آن تامین می‌کنند، در حالی که فیبرهای نوری برای انتقال داده‌های پرسرعت، مانند خواندن ویدئو و سنسور، به SCU استفاده می‌شوند.

ارتباط بی سیم

در برخی از برنامه‌ها، ارتباطات بی‌سیم ممکن است بر ارتباطات سیمی ترجیح داده شود، زیرا امکان انعطاف‌پذیری و تحرک بیشتر را فراهم می‌کند. سیستم های ارتباطی بی سیم معمولا از امواج رادیویی یا سیگنال های صوتی برای انتقال داده ها بین SCU و ROV استفاده می کنند. امواج رادیویی معمولاً برای ارتباطات کوتاه برد استفاده می شوند، در حالی که سیگنال های صوتی برای ارتباطات دورتر در محیط های زیر آب استفاده می شوند. با این حال، سیستم‌های ارتباطی بی‌سیم معمولاً نسبت به سیستم‌های سیمی کمتر قابل اعتماد هستند، زیرا بیشتر در معرض تداخل و از دست دادن سیگنال هستند.

تکنیک های کنترل

هنگامی که یک پیوند ارتباطی بین SCU و ROV برقرار شد، اپراتور می تواند از انواع تکنیک های کنترلی برای هدایت و دستکاری خودرو استفاده کند. این تکنیک ها را می توان به طور کلی به دو دسته تقسیم کرد: کنترل دستی و کنترل خودکار.

کنترل دستی

کنترل دستی رایج ترین روشی است که برای کار با ROV ها استفاده می شود، زیرا به اپراتور اجازه می دهد تا کنترل مستقیم بر حرکات خودرو داشته باشد. در حالت کنترل دستی، اپراتور از یک جوی استیک یا دستگاه ورودی دیگر برای ارسال دستورات به موتورهای ROV و سایر اجزای آن استفاده می کند و به آنها اجازه می دهد خودرو را هدایت کنند، عمق آن را تنظیم کنند و کارهای دیگر را انجام دهند. کنترل دستی معمولاً در برنامه‌هایی استفاده می‌شود که کنترل دقیق و تصمیم‌گیری در زمان واقعی مورد نیاز است، مانند بازرسی‌های زیر آب و نگهداری.

کنترل خودمختار

کنترل خودکار یک تکنیک کنترل پیشرفته تر است که به ROV اجازه می دهد بدون دخالت مستقیم انسان کار کند. در حالت کنترل خودکار، ROV طوری برنامه ریزی شده است که از یک طرح ماموریت از پیش تعریف شده پیروی کند و از حسگرها و الگوریتم ها برای هدایت و انجام وظایف به طور خودکار استفاده کند. کنترل خودمختار معمولاً در برنامه هایی استفاده می شود که در آن وظایف تکراری باید در یک منطقه بزرگ انجام شود، مانند نقشه برداری و نقشه برداری زیر آب.

سیستم های حسگر

علاوه بر فناوری های ارتباطی و کنترلی، ROV ها به انواع سیستم های حسگر نیز مجهز هستند که اطلاعاتی در مورد محیط و وضعیت خودرو در اختیار اپراتور قرار می دهند. این حسگرها می توانند شامل دوربین ها، سونارها، حسگرهای عمق و انواع دیگر حسگرها بسته به نیازهای خاص برنامه باشند.

دوربین ها

دوربین‌ها یکی از مهم‌ترین سیستم‌های حسگر در یک ROV هستند، زیرا اطلاعات بصری محیط اطراف خودرو را در اختیار اپراتور قرار می‌دهند. دوربین های ROV را می توان برای اهداف مختلفی از جمله بازرسی زیر آب، نقشه برداری و نقشه برداری استفاده کرد. انواع مختلفی از دوربین ها برای ROV ها موجود است، از جمله دوربین های ویدئویی با کیفیت بالا، دوربین های عکاسی و دوربین های حرارتی.

مثلا مادوربین بازرسی چاه آب گرم فروشیک دوربین با کیفیت بالا است که به طور خاص برای بازرسی زیر آب طراحی شده است. دارای یک حسگر تصویر با وضوح بالا و یک لنز با زاویه باز است که به اپراتورها اجازه می دهد تصاویر واضح و دقیقی از محیط زیر آب بگیرند.

سونارها

سونارها یکی دیگر از سیستم های حسگر مهم در ROV هستند، زیرا اطلاعاتی را در مورد فاصله و مکان اشیاء در آب در اختیار اپراتور قرار می دهند. سونارها با انتشار امواج صوتی و اندازه گیری زمان لازم برای برگشت امواج از اجسام در آب کار می کنند. از این اطلاعات می توان برای ایجاد نقشه ای از محیط زیر آب و تشخیص وجود اشیاء مانند خطوط لوله، شکسته ها و حیات دریایی استفاده کرد.

سنسورهای عمق

سنسورهای عمق برای اندازه گیری عمق ROV در آب استفاده می شود. این اطلاعات برای حفظ پایداری وسیله نقلیه و اطمینان از کارکرد آن در محدوده ایمن عملکرد آن مهم است. سنسورهای عمق می توانند بر اساس فناوری های مختلفی از جمله سنسورهای فشار، سنسورهای صوتی و سنسورهای نوری باشند.

چالش ها و راه حل ها

کنترل ROV از راه دور بدون چالش نیست. برخی از چالش های کلیدی شامل تداخل سیگنال، محدوده ارتباطی محدود و نیاز به کنترل دقیق در محیط های چالش برانگیز زیر آب است. با این حال، پیشرفت‌های فناوری به غلبه بر بسیاری از این چالش‌ها کمک کرده است و امکان بهره‌برداری مؤثرتر و کارآمدتر از ROV‌ها را فراهم کرده است.

تداخل سیگنال

تداخل سیگنال یک مشکل رایج در سیستم های ارتباطی زیر آب است، زیرا آب می تواند امواج رادیویی و سیگنال های صوتی را جذب و پراکنده کند. برای غلبه بر این مشکل، ROV ها معمولاً به الگوریتم ها و آنتن های پیشرفته پردازش سیگنال مجهز هستند که می توانند تداخل را فیلتر کرده و کیفیت پیوند ارتباطی را بهبود بخشند.

محدوده ارتباطی محدود

محدوده ارتباطی یک ROV با طول تتر و قدرت سیگنال ارتباطی محدود می شود. برای افزایش دامنه ارتباط، برخی از ROV ها مجهز به تکرار کننده ها یا رله هایی هستند که می توانند سیگنال ارتباطی را تقویت کرده و مجددا ارسال کنند. علاوه بر این، سیستم‌های ارتباطی بی‌سیم می‌توانند برای ارائه انعطاف‌پذیری و تحرک بیشتر مورد استفاده قرار گیرند، اگرچه معمولاً نسبت به سیستم‌های سیمی قابل اعتماد نیستند.

کنترل دقیق در محیط های چالش برانگیز

کنترل یک ROV در محیط های چالش برانگیز زیر آب، مانند جریان های قوی و دید کم، می تواند دشوار باشد. برای غلبه بر این مشکل، ROV ها معمولاً به الگوریتم های کنترلی پیشرفته و حسگرهایی مجهز می شوند که می توانند اثرات محیط را جبران کرده و کنترل دقیق تری را ارائه دهند. علاوه بر این، اپراتورها می توانند از آموزش و تجربه برای توسعه مهارت ها و تکنیک های مورد نیاز برای کارکرد موثر ROV در شرایط چالش برانگیز استفاده کنند.

نتیجه گیری

در نتیجه، کنترل یک ROV از راه دور یک کار پیچیده و چالش برانگیز است که به ترکیبی از فناوری های پیشرفته و اپراتورهای ماهر نیاز دارد. به عنوان یک تامین کننده پیشرو ربات ROV، ما متعهد هستیم که آخرین فن آوری ها و راه حل ها را به مشتریان خود ارائه دهیم تا به آنها در غلبه بر این چالش ها و دستیابی به اهداف زیر آب کمک کنیم. این که آیا شما به دنبال کیفیت بالا هستیددوربین 100 متری بازرسی لوله آب پان شیب حفاری دوربین خطوط لولهیا الفدوربین بازرسی گمانه 200 متری، ما تخصص و تجربه داریم تا بهترین راه حل ممکن را به شما ارائه دهیم.

اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد محصولات و خدمات ROV ما هستید، یا اگر سؤال یا نظری دارید، لطفاً با ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه منتظر شنیدن نظرات شما و کمک به شما در رفع نیازهای زیر آب هستیم.

مراجع

• Fossen، TI (2011). کتاب راهنمای هیدرودینامیک کرافت دریایی و کنترل حرکت. جان وایلی و پسران
• Whitcomb, LL, Yoerger, DR, & Singh, H. (2000). فناوری وسایل نقلیه زیر آب: پیشرفت‌های اخیر و روندهای آینده مجموعه مقالات IEEE، 88 (8)، 1216-1234.
• وبستر، جی جی (ویرایش). (1999). کتاب راهنمای مهندسی برق. مطبوعات CRC.