Проверка состояния дамб и других морских защитных сооружений, как правило, является задачей роботов, работающих в команде с высокой степенью автономности. Но если они передвигаются по плотинам, проводят тесты и сообщают результаты по шесть часов в день, они тратят много энергии. Внедрение зарядных станций — не очень реалистичный сценарий.
Доу Дрессчер исследовал, как сделать робота максимально автономным. Он делает это, заряжая механическую энергию и внедряя инновационную автоматическую коробку передач: это современная версия вариативной коробки передач Du ‘pientere pookje’, используемой в голландских автомобилях DAF.
Вместо ременной передачи, как в вариоматике, используются две металлические полусферы.
Катание или ходьба
Первое соображение, которое должен был учесть Дрессчер, было о том, как лучше всего двигаться по дамбе: с помощью колес, гусениц или ног. Колеса неплохо работают и энергоэффективны на ровной поверхности, но мокрый и илистый склон — это совсем другое.
Гусеницы в этом случае более мощные, но они могут повредить дамбу своим поворотом. И они довольно энергоэффективны.
Удивительно, но лучше всего работает шагающий робот, у него от четырех до шести ног. В мире без трения в шагающем роботе баланс спроса и предложения энергии. Тем не менее, они по-прежнему потребляют много энергии.
Существующие коммерческие шагающие роботы всегда носят большой аккумулятор.
Механическое хранение
Электромоторы несут основную ответственность за такой высокий уровень энергопотребления.
Они лучше всего работают на высоких оборотах и малых крутящих моментах, но при ходьбе они часто работают на низких оборотах и высоких крутящих моментах. Сохраняя энергию не электрическим, а механическим способом, электродвигатели могут выполнять свою работу в наилучшем рабочем режиме, а механическую энергию можно повторно использовать. Это то, что Дрессчер называет управляемым пассивным срабатыванием.
Система хранит механическую энергию в пружине, например. Продуманная коробка передач заботится об оптимальной передаче.
Таким образом, два полуповоротных полусферы постоянно находятся в контакте. Угол изменяется при изменении крутящего момента, что приводит к другому относительному радиусу. Разница в эффективных радиусах определяет передаточное отношение и лучшую механическую нагрузку.
Электродвигатели подключаются только для компенсации механических потерь. Таким образом, они могут работать в режиме высоких оборотов — низкого крутящего момента.
Полностью автономный
Чтобы роботы-плотины были полностью автономными — зондирование и коммуникация также требуют энергии — им придется «собирать» энергию при движении. Возможны солнечная и ветровая энергия, а также биомасса.
Дрессчер не стал вдаваться в подробности: его работа полностью сосредоточена на двигательной части робота и трансмиссии. Для фактического использования в роботах это должно быть меньше, а механические потери могут быть уменьшены.
Трансмиссия специально разработана для будущих роботов для инспекции дамб, но повышение энергоэффективности существующих роботов и манипуляторов также является привлекательным.