Pedoman Kendaraan Bawah Air Otonom di Lingkungan Semi Terstruktur Terbatas
Dibuat sebagai Tugas Resume Instumentasi Oseanografi 2021/2022 UHO
Pedoman Kendaraan Bawah Air Otonom di Lingkungan Semi Terstruktur Terbatas
Penggunaan kendaraan bawah air (UV) muncul dengan demikian sebagai hal yang alami alternatif untuk mengatasi kelemahan eksplorasi manusia secara langsung , kendaraan bawah air otonom (AUVs), bernama penjelajah bawah air kelas UX-1 secara khusus dirancang untuk mengeksplorasi tambang bawah tanah yang tergenang air dan pengujiannya di lingkungan seperti itu; oleh karena itu, robot UX-1 dilengkapi dengan instrumentasi navigasi yang memungkinkan mereka untuk membangun peta tambang saat mereka melewati terowongan dan mengumpulkan informasi geologi melalui instrumentasi ilmiah
1. Related Works
UV tak berawak memiliki banyak aplikasi potensial di berbagai bidang, seperti pertambangan laut eksplorasi , pemetaan dasar laut otonom, pengumpulan data, keamanan maritim ,arkeologi kelautan, dan pencarian dan penyelamatan.
2. Details of the Robotic Platform UX-1
Pemahaman tentang platform robot UX-1 yang disesuaikan dengannya. Untuk kelengkapannya, berikut subbab memberikan ikhtisar tentang kapal selam UX-1 dalam hal kemampuan mekanisnya, komputasinya kapabilitas, navigasi dan instrumentasi ilmiahnya, dan arsitektur perangkat lunak umum. Desain mekanis khusus UX-1 adalah hasil dari karakteristik yang sangat spesifik jenis misi dan kondisi lingkungan yang ditargetkan oleh proyek UNEXMIN.
2.1 Mechanical Design
2.1.1 Motion System
Desain bulat dari UX-1, dikombinasikan dengan sistem propulsi yang terdiri dari dua set: empat pendorong ditempatkan, masing-masing, dalam konfigurasi silang di setiap sisi bola memungkinkan 5 gerakan DOF dan gerakan translasi ke segala arah terlepas dari arah kendaraan. Tingkat kebebasan tambahan dicapai melalui sistem nada variabel yang menggunakan baterai sebagai pendulum bagian dalam, yang perpindahan beratnya menghasilkan nada yang diinginkan sudut dalam kapal selam. Robot UX-1 diharuskan melintasi hingga 500 m secara vertikal untuk menjelajah tambang yang dalam. Pengoperasian pendorong yang terus menerus akan membutuhkan konsumsi daya yang signifikan dan akan sangat mengurangi waktu operasi yang diinginkan 5 jam.
Kapal selam memiliki sistem komputer terdistribusi untuk pemrosesan data on-board, antarmuka sensor, dan kontrol aktuator. Karena keterbatasan ukuran interior lambung, Computer-on-Module (COM) Express Type 6 dipilih sebagai komputer utama yang bertanggung jawab atas kendali misi. Mengenai instrumentasi yang digabungkan oleh robot, terbungkus dalam lambung juga dan secara skematis ditunjukkandua kategori terpisah dapat dibuat:
- Instrumentasi ilmiah, khusus untuk pengumpulan data geologi dan dengan demikian tidak digunakan untuk fungsi robot itu sendiri tetapi mendapatkan sampel dari tambang. Sensor yang disertakan oleh robot adalah: termometer dan barometer, sampler air, unit pengukur konduktivitas dan pH, profiler sub-bawah, unit pengukur medan magnet, pencitraan fluoresensi UV, penghitung sinar gamma, dan unit pencitraan multispektral.
- Peralatan navigasi, yang diperlukan untuk fungsi penting kapal selam dan dengan arah langsung relevansinya dengan sistem panduan yang dikembangkan lebih lanjut dalam makalah ini. Lokalisasi robot menggunakanan IMU berbasis serat optik (KVH 1750) untuk percepatan linier dan pengukuran kecepatan sudut. DVL (Nortek 1 MHz) digunakan untuk memperkirakan tekanan, kecepatan relatif kendaraan, dan jarak ke pengukuran bawah. Pengukuran ini terintegrasi dari waktu ke waktu menggunakan perhitungan mati teknik. Sonar Profiler Multibeam (Kongsberg M3) menghasilkan pencitraan dan batimetri data, dan memiliki jangkauan jarak hingga 500 m. Selain itu, robot memiliki mekanisme memindai 360 derajat sonar (Tritech Micron) dengan jangkauan hingga 75 m digunakan terutama untuk deteksi rintangan. Sistem cahaya terstruktur berbasis laser yang dikembangkan khusus menyediakan data cloud titik terperinci dan estimasi kedalaman: Structured Light System (SLS) terdiri dari lima kamera digital dengan: 110 bukaan lensa, resolusi gambar 9 fps, dan 2054 1544, CPU prosesor gambar khusus, dan sistem proyektor cahaya. Sistem proyektor cahaya memiliki sumber cahaya tampak, sinar UV Proyektor LED, dan proyektor garis laser berputar.
Data yang diperoleh dari kedua navigasi dan sensor instrumentasi ilmiah dicatat dalam real-time dan disimpan ke disk. Untuk tujuan ini, antarmuka perangkat keras telah diimplementasikan dalam C++ atau Python di Ubuntu 16.04., dan komunikasi data ditangani menggunakan Sistem Operasi Robot (ROS) pesan standar. ROS dipilih sebagai middleware (lapisan abstraksi antara perangkat keras) dan perangkat lunaknya) karena modularitasnya, dukungan perangkat keras (driver) yang baik, dan sistem pesannyan yang menyederhanakan komunikasi antara modul perangkat lunak yang berbeda. Rincian lebih lanjut tentang arsitektur perangkat keras UX-1 dapat ditemukan.
3. Guidance System
Detail sistem panduan yang diterapkan melalui: diseksi subsistem komponennya: Mission Planner, Action Executor, dan Trajectory Generator.
3.1 Mission Planner
Modul Mission Planner bertugas mengonfigurasi strategi misi secara keseluruhan, yang didefinisikan sebagai: daftar tugas semantik tingkat tinggi yang mencakup, bila relevan, parameter yang diperlukan untuk tentukan mereka (misalnya, dalam tugas pengukuran instrumentasi ilmiah, lokasi peta yang mereka terapkan). Tugas-tugas itu akan disebut sebagai tindakan. Perencana Misi mengambil sebagai masukan serangkaian tindakan yang diinginkan oleh operator, yang didefinisikan dalam suatu urutan terkait dengan prioritas temporal yang dimaksudkan dalam bentuk skrip misi berbasis XML. Skrip seperti itu dibaca, diinterpretasikan, dan mungkin dilengkapi dengan tambahan, tindakan operatif untuk membuat daftar tindakan yang dipesan arti dari tugas operasi tersebut akan dirinci di bawah ini, bersama dengan tindakan ilmiah dan eksplorasi lainnya yang secara eksplisit didefinisikan dalam naskah misi Perencana Misi dan daftar tindakan yang dihasilkan bersifat dinamis: tindakan dari daftar yang ada secara berurutan dibaca dan ditangani satu per satu; pada penghentian arus tugas, dan tergantung pada hasilnya atau pada keadaan kapal selam yang dihasilkan, Perencana Misi dapat melakukan modifikasi dari tindakan yang tersisa dari daftar. Modifikasi dinamis yang paling intuitif dari daftar tindakan akan sesuai dengan deteksi tingkat baterai kapal selam yang rendah, yang akan mengakibatkan pembatalan tindakan yang tersisa dan penggantiannya untuk segera kembali ke a lokasi aman atau titik awal
3.2 Action Executor
Tujuan utama modul Pelaksana Tindakan adalah menerima tindakan dari daftar tindakan yang dihasilkan oleh Mission Planner dan melaksanakannya. Mengenai tujuan dan ruang lingkup penggunaannya, tindakan dapat diklasifikasikan ke dalam salah satu dari empat jenis berikut: perpindahan murni, pengambilan sampel ilmiah, eksplorasi, dan penanganan peristiwa. Perpindahan murni dan tindakan pengambilan sampel ilmiah relevan untuk area tambang yang petanya diketahui dan tersedia. Sebaliknya, tindakan eksplorasi bertujuan untuk mendapatkan informasi geometris bagian yang belum dijelajahi menambang dan memasukkannya ke dalam peta lingkungan. Tindakan penanganan acara, bagaimanapun, sesuai untuk situasi di mana gangguan dalam kinerja kapal selam yang benar terdeteksi atau diperkirakan dan di mana, sebagai akibatnya, tindakan luar biasa untuk menjaga integritas atau keamanannya perlu diambil. Tindakan perpindahan murni, hanya menanggapi posisi tujuan kapal selam yang diinginkan dalam bagian tambang yang diketahui yang ditunjukkan oleh skrip misi, tidak memerlukan deskripsi lebih lanjut. Sebaliknya, pengambilan sampel ilmiah, eksplorasi, dan tindakan penanganan peristiwa diilustrasikan lebih lanjut dalam Bagian4.2.1,4.2.2and4.2.3, masing-masing.
.
.
.
Komentar
Posting Komentar