мл. науч. сотр.
St. Petersburg
Возможность перераспределения энергетических ресурсов в группе наземных роботов позволяет увеличить площадь достижимого рабочего пространства и расширить функциональные возможности группы. Применение беспроводной системы передачи энергии (БСПЭ) для обмена энергетическими ресурсами между наземными роботами позволяет снизить требования к точности позиционирования и повысить надежность робототехнической системы. В данной работе рассматриваются алгоритмы мониторинга и управления двунаправленной БСПЭ при эксплуатации в составе наземного робота. Предложена структурная схема модуля двунаправленной БСПЭ для интеграции в систему управления робота, построенную по распределенным принципам. Разработанные алгоритмы учитывают специфику схемотехнических решений двунаправленной БСПЭ, реализованной с применением неуправляемого резонансного автогенератора. Апробация предложенных решений проведена на базе робототехнической платформы. В экспериментах рассматривается процесс пополнения энергетических ресурсов одного из роботов другим роботом. Энергия передается между роботами с одинаковыми Li-ion аккумуляторными батареями, имеющими номинальное напряжение 7,4 В и емкость 5 А•ч. Выполняется заряд батареи робота с уровня 50 % до уровня 90 % при различной точности позиционирования. При смещении 4 мм и расстоянии между приемной и передающей катушками 4 мм время заряда составило 48 мин, что на 5 % больше, чем при заряде проводным способом. Максимальное время заряда составило 57 мин при расстоянии между роботами 15 мм. Применение БСПЭ для энергетического обмена между наземными роботами или для заряда роботов на зарядной станции позволяет повысить автономность функционирования группы, так как даже при низкой точности позиционирования передача энергетических ресурсов выполнятся успешно. Предлагаемые решения могут быть использованы для заряда батарей и реализации процессов перераспределения ресурсов в группах наземных и подводных роботов.
Redistributing energy resources within a group of ground robots allows for an increase in the reachable workspace area and expands its functional capabilities. The use of wireless energy transfer systems for exchanging energy resources between ground robots reduces the requirements for positioning accuracy and enhances the reliability of the robotic system. This study examines control and management algorithms for a bidirectional wireless energy transfer system when operating as part of a ground robot. A structural diagram of the bidirectional wireless energy transfer module is proposed for integration into the robot’s control system, built on distributed principles. The developed algorithms take into account the specific features of the circuitry solutions of the bidirectional wireless energy transfer system, implemented using an uncontrolled resonant generator. The proposed solutions are tested on a robotics platform. The experiments focus on the process of replenishing the energy resources of one robot with another robot. Energy is transmitted between robots equipped with the same Li-ion battery, which has a nominal voltage of 7.4 V and a capacity of 5 A•h. The battery is charged from 50 % to 90 % capacity with different positioning accuracies of the robots. When there is a displacement of 4 mm and a distance of 4 mm between the receiving and transmitting coils, the charging time was 48 minutes, which is 5 % longer than the wired charging method. The maximum charging time reached 57 minutes with a distance of 15 mm between the robots. The use of bidirectional wireless power transfer for energy exchange between ground robots or for charging robots at a charging station enhances the autonomy of the group’s operation, as energy transfer can be successfully achieved even with low positioning accuracy. The proposed solutions can be used for battery charging and resource redistribution processes in groups of ground and underwater robots.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.