Autonomia robotów mobilnych zdefiniowana jako czas funkcjonowania maszyny przy pełnym wykorzystaniu jego możliwości, jest na ogół niewielka i oscyluje w granicach kilku godzin. Wynika to ograniczonej pojemności baterii akumulatorów, które robot musi przenosić. Dodatkowo po wykonaniu określonych zadań, akumulatory muszą być naładowane, co wymaga sporo czasu i powoduje unieruchomienia robota. Obiecującym sposobem zwiększenia stopnia autonomii robotów mobilnych jest zastosowanie jako dodatkowego źródła energii, odpowiednio dobranych ogniw fotowoltaicznych (PV). Ogniwa PV mogą dostarczać dodatkowej energii zarówno do ładowania akumulatorów jak i do bieżącego zasilania układów pomiarowych, sterujących i komunikacyjnych. Celem naukowym rozprawy było opracowanie efektywnych metod zarządzania energią, minimalizujących bieżące zużycie energii. Polegało to na zaprojektowaniu i skonstruowaniu takiego zestawu modułów elektronicznych, które podczas ruchu robota umożliwiłyby także zarządzanie energią. W badaniach wykorzystano dwa roboty mobilne: starszy gąsienicowy i nowy kołowy, samodzielnie skonstruowany przez autora. Wyniki badań potwierdziły zwiększenie autonomii energetycznej robota mobilnego, poprzez zastosowanie generatora fotowoltaicznego oraz poprawną konstrukcję hybrydowego układu zasilania wykorzystującego dwa rodzaje magazynów energii (ogniwa Li-ion oraz superkondensator).
Analysis of energy management strategies for autonomous mobile robot powered by solar cells
The autonomy of mobile robots is defined as the operation time of the machine, fully using its capabilities and functional movement. This autonomy is generally low and fluctuates within a few hours what is caused by limited capacity of batteries which the robot must carry. In addition, after the limited time, the batteries must be recharged, which requires some time and causes the robot immobilization. A promising way to increase autonomy level of mobile robots is to use appropriately selected photovoltaic modules (PV) as an additional source of energy. PV cells can provide an extra energy for both charging and ongoing power supply for robot subsystems such us: measurement, control and communication systems. The scientific purpose of the thesis was to develop effective methods of power management to minimize its current consumption. It was based on design and construction of the set of electronic modules for mobile robot that would provide power management during the robot movement. In this work two mobile robots were used: senior tracked and a new 4-wheel robot, independently developed by the author. The obtained results confirmed the increase autonomy of mobile robot by using PV generator and a proper design of hybrid power system that uses two types of energy storage (Li-ion battery and supercapacitor).
