Проект создания автономного робота со встроенным источником питания для мониторинга линий электропередачи

Учёный из Политехнического университета Вирджинии – публичного исследовательского университета в г. Блэксбург, штат Виргиния, США (Virginia Tech) предложил разработать автономный робот, не требующий электропитания извне (SPAR - self-powered autonomous robot), который может предотвратить дефекты линии электропередачи путём контроля вибрации.

Доцент кафедры машиностроения Политехнического университета Вирджинии Оумар Бэрри (Oumar Barry) напоминает, что энергосистеме США уже более 50 лет, и её протяжённость составляет более 150 000 миль (241 401,6 км), причём большая часть трассы проходит в довольно удалённых районах. Воздушные линии электропередачи подвержены воздействию различных неблагоприятных факторов окружающей среды и механическим вибрациям, вызванным ветром, которые приводят к сокращению их срока службы. Однако до того как может быть создан такой робот, необходимо понять, что представляют собой определённые воздействующие силы. В частности, требуется понимание нелинейных динамических взаимодействий между ветровыми усилиями, вибрирующими кабелями и мобильным роботом. Это даст возможность команде учёных создать инструменты для строительства автономного робота со встроенным источником питания (SPAR). Обычно линии электропередачи оснащены пассивными амортизаторами вибраций, которые часто бывают неэффективными из-за узкой полосы частот, и они также являются одним из источников усталостного повреждения кабелей, приводящего в результате к их разрушению и выходу из строя.    

Как отмечает г-н Бэрри, осмотр линий обычно проводится пешим персоналом или с помощью вертолётов. Оба эти метода являются дорогостоящими и опасными для персонала по техобслуживанию и ремонту.

Уже появляются современные роботы-контролёры, но они громоздкие, тяжёлые, рассчитаны на короткое время работы, неэффективны в энергетическом отношении и дорогостоящие.  

Учёные из Политехнического университета Вирджинии считают, что исследования, необходимые для создания робота SPAR, находятся в зависимости от достижений в области аккумулирования энергии, взаимодействия рабочей среды с конструкциями и контроля вибраций.  

Проект, над которым работают учёные из Политехнического университета Вирджинии, будет фокусироваться на следующих четырёх задачах:

• Изготовление мультифизической модели для изучения взаимодействий между  ветром, кабелем и роботом.   
• Создание самонастраивающегося электромагнитного сборщика энергии для питания робота.
• Разработка модели контроля вибраций, индуцируемых ветром, для оптимизации подавления вибраций.
• Создание испытательной системы для оценки эксплуатационных характеристик робота SPAR.

Этот проект получил грант для рассчитанного на пять лет финансирования исследований в сумме 500 000 долларов США от Национального научного фонда National Science Foundation Faculty Early Career Development (CAREER).