Robot Boat for Environmental Data Collection

Pasan Kulvanit, Suradej Surattisak, Pradya Prempraneerach

Abstract


This work focuses on the usage of robotics technology in the process of environmental data collection for the purpose of environmental protection, water resource management, and flood protection. The Department of Science Service (DSS) has designed and built a field mobile robot in the form of modified single seat “sit-inside” touring kayak driven by a pod propulsion system. The kayak’s body can traverse a variety of water surfaces. The pod propulsion system is suitable for a kayak since the drive system is compact and it gives the kayak the agile movement. The use of rudder is replaced by the heading motor and trolling motor set which gives better maneuvering and stall-free motion. The robot boat can be controlled in two modes- Manual control and Autonomous waypoints tracking. In manual control mode users can control the robot remotely via 2.4 GHz radio system at the distance less than 1km. The Autonomous control is realized by the Double PD loop control algorithm which receives navigational data from a global positioning system (GPS) and an inertial measurement unit (IMU) and send command signal to the pod propulsor. The robot boat can be mounted with a variety of scientific instrument such as a multi-parameter head sensor, an echo sounder, and an automated water sampler system. The users can inquire real-time data from any sensors on the boat via wireless communication network such as WLAN, EDGE/GPRS, or 3G (subject to availability of the network). This research work was already put to work in real-world application in the event of the 2011 Thailand’s great flooding. The robot boat equipped with a single beam echo sounding system was used to acquire depth data of the canals to identify the clogging points. The data was use in planning the drainage of flooded water in Bangkok Metropolitan area.

 

บทคัดย่อ


งานวิจัยนี้เป็นการนำเทคโนโลยีหุ่นยนต์มาช่วยในการเก็บข้อมลู สิ่งแวดล้อมทางน้ำเพื่อประโยชน์ในการดูแลรักษาสิ่งแวดล้อมและการป้องกันอุทกภัย กรมวิทยาศาสตร์บริการ ได้ออกแบบและสร้างหุ่นยนต์ซึ่งอยู่ในรูปแบบของเรือหุ่นยนต์ โดยใช้โครงสร้างพื้นฐานของเรือคายัคแบบที่นั่งเดียว ที่มีความคล่องตัวในการเคลื่อนที่บนผิวน้ำ และการเคลื่อนที่ในที่แคบระบบขับเคลื่อนของเรือหุ่นยนต์ใช้เทคโนโลยี Podded Propulsion ในการควบคุมทิศทางและความเร็วของหุ่นยนต์โดยไม่ต้องใช้การบังคับหางเสือแบบเดิม ซึ่งมีประสิทธิภาพและความคล่องตัวในการเลี้ยวน้อยกว่า และอาจมีปัญหาจากการสูญเสียแรงขับดัน (Rudder stall) เรือหุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ได้สองแบบคือแบบควบคุมด้วยคลื่นวิทยุ 2.4 GHz จากระยะไกลในรัศมีไม่เกิน 1 กิโลเมตร และแบบเคลื่อนที่อัตโนมัตินำร่องโดยอุปกรณ์บอกตำแหน่งบนพื้นผิวโลก (GPS) และ อุปกรณ์บอกทิศทางจากข้อมลู ความเร่ง (IMU) โดยใช้หลักการควบคมุ แบบ Double PD loop Control เพื่อสั่งการระบบสมองกลฝังตัว (Embedded Microcontroller) สำหรับการควบคุมมอเตอร์บังคับทิศทางและมอเตอร์ขับเคลื่อนเรือ เรือหุ่นยนต์สามารถติดตั้ง ระบบเซนเซอร์หรือเครื่งมือสำหรับงานทางด้านสิ่งแวดล้อม เช่น หัวเซนเซอร์ตรวจวัดคุณภาพน้ำ หัวเซนเซอร์โซนาสำหรับเก็บข้อมูลความลึกท้องน้ำ เครื่องเก็บตัวอย่างน้ำ เป็นต้น ผู้ใช้สามารถเรียกดูข้อมูลจากเรือได้ในเวลาจริง (Real Time) ผ่านโครงข่ายสื่อสารแบบไร้สายประเภท Wireless LAN, EDGE/GPRS, หรือ 3G ตามความเหมาะสม งานวิจัยนี้ได้ถูกนำไปใช้จริงแล้วในการช่วยเหลือทางด้านข้อมลู ระหว่างเหตุการณ์มหาอุทกภัยปี 2554 โดยใช้เรือหุ่นยนต์ร่วมกับอุปกรณ์ตรวจหาความลึก ในการหาจุดตื้น เขินตามคูคลอง เพื่อประโยชน์ในการดำเนินการขุดลอกคูคลองหรือการจัดวางตำแหน่งเรือผลักดันนำ


Full Text:

PDF

Refbacks

  • There are currently no refbacks.