طراحی و ساخت قایق ربات خودران

 

پروژه "طراحی و ساخت قایق ربات خودران به منظور کنترل، حفاظت و پایش عمق پای اسکله ها و حوضچه های بنادر" به سفارش سازمان بنادر و دریانوردی در قالب سه رساله دکتری و پنج پایان نامه ارشد و دو پروژه کارشناسی با تلاش شبانه روزی یک تیم 12 نفره و در طی دو سال (1393-1395) در دانشگاه تهران انجام شده است. گرچه از یک طرف کاملا به صورت علمی بر روی این پروژه کار شده است، انتظار یک طرح صنعتی و استفاده های ممتد شبانه روزی توسط کارفرما، تعهد و انگیزه مجریان را چند برابر نموده تا به خروجی طرح مثل یک محصول صنعتی شده نگاه کنند. جهت گرامیداشت یاد و خاطره رزمندگان و شهدای عملیات بزرگ مروارید این پروژه "مروارید" نام گذاری شده و سایت emorvarid.ut.ac.ir در دامنه دانشگاه تهران به دو زبان فارسی و لاتین برای آن ایجاد شده است. گرچه مهمترین وظیفه این قایق ربات ترسیم نقشه هیدروگرافی کف بنادر، رودخانه ها، سدها و دریاچه ها و دریاها به صورت آنلاین در دفتر کار می باشد از آن می توان برای پایش کیفیت آب پشت سدها، نگهبانی دریایی، اهداف نظارتی و اخطار سونامی و ... استفاده برد.

قبل از شروع به ساخت طرح، حدود 40 مورد از شناورهای سطحی و زیر سطحی ربات در دنیا (مثل DARPA طرح نیروی دریای آمریکا، Speringer و کت وان و ...) بررسی شدند و امروزه می توان ادعا کرد که جامعیت و قابلیت هایی که قایق ربات مروارید دارد در هیچ یک از طرح های فوق وجود ندارد. ممکن است بتوان یک یا چندتا از این خصوصیات یا کاربردها را در برخی قایق ربات های دیگر یافت، اما نمی­توان تمام آن­ها را یکجا و در کنار هم در طرح دیگری جز قایق ربات خودران پایش بنادر مروارید مشاهده نمود. به صورت خلاصه برخی قابلیت های مهم قایق ربات مروارید عبارتند از:

1-    قایق ربات مروارید دارای چهار مد کاری می باشد که عبارتند از:

                      I.            حالت دستی (Manual mode)

                      II.            حالت کنترل از راه دور با کنترلر دستی و از کنار لبه اسکله

                      III.            کنترل از دفتر کار با GUI نوشته شده در C#

                      IV.            کنترل کاملا اتوماتیک (Autonomous) مبتنی بر EKF، و کنترل حلقه بسته PID

مد دستی این امکان را می­دهد که شخص از روی قایق به کنترل آن بپردازد، ریموت کنترل این اجازه را می دهد که  از کنار آب و روی ساحل بتوان قایق را هدایت کرد، همچنین امکان کنترل قایق با کامپیوتر از دفتر نیز وجود دارد و در نهایت حالت کاملا هوشمند (autonomous) که به سه سامانه تشخیص و اجتناب از موانع با  lidar وstereoscopic, ultrasonic تجهیز شده و با الگوریتم ناوبری کالمن فیلتر توسعه یافته هدایت می­شود.

2-    از دیگر مشخصه های قایق ربات خودران پایش بنادر مروارید تامین انرژی پاک و استفاده از پنل­های خورشیدی با توان بالا (kW 2/1) و دنبال کردن خورشید با سامانه ردیاب خورشیدی (Sun Tracker) برای بالا بردن بازدهی صفحه های خورشیدی است که توانایی کار در سه روز ابری پشت سر هم را داشته باشد (پک باتری لیتیوم یون به اندازه kWh 8).

3-    کارکرد کاملا بدون صدا و نویز و بسیار نرم و راحت

4-    سرعت حرکت حدود km/hr 10 و توان موتورها بیش از سه اسب بخار با استفاده از موتورهای سرعت متغیر.

5-    پایداری طرح بدنه کاتاماران و توانایی دور در جا (با شعاع دوران صفر) و رویارویی با امواج از دیگر مشخصات این قایق ربات است که به علت طراحی مرکز ثقل پایین امکان واژگونی تقریبا وجود ندارد.

6-     استفاده از کیسه های هوا (AirBag) درون موشکی ها و تزریق فوم مایع بین آنها که اگر به هر دلیلی موشکی ها سوراخ شوند امکان غرق شدن وجود نداشته باشد.

7-    همه قطعات استفاده شده دارای IP دریایی مناسب می باشند (IP67  و IP68 و...)

8-    ترسیم نقشه هیدروگرافی با دقت چند سانتی متر و جبران تاثیر تلاطم آب با استفاده از حسگرهای IMU

9-    ارسال بلادرنگ داده های عمق، به دفترکار تا فاصله حداکثر 10 کیلومتر و ترسیم داده ها در یک برنامه User friend.

10-    ذخیره داده ها در یک کامپیوتر صنعتی روی قایق و با فرمت مناسب

11-     پایش وضعیت محیط و اطراف قایق با دوربین و نمایش تصاویر آن در دفتر کار

12-     تدارک مکان های مناسب برای سایر حسگرها از جمله حسگرهای پایش کیفیت آب

13-     ایجاد و راه اندازی یک سایت تحت Domain دانشگاه تهران به دو زبان انگلیسی و فارسی

14-     ایجاد یک گروه در DropBox حاوی حدود 3 گیگابایت اطلاعات علمی از طرح

 

آدرس وب سایت: http://emorvarid.ut.ac.ir