俄罗斯斯科尔科沃科技研究所的研究人员最近开发了MobileCharger,这是一个自主机器人系统,旨在为其他机器人完成任务时充电。在arXiv上预先发表的一篇论文中介绍的这一系统,可以向移动机器人传输能量,而不强迫它们在电力耗尽时飞回指定的充电站。


简而言之,MobileCharger是一个自主机器人的移动电源库。智能空间机器人实验室教授兼负责人Dzmitry Tsetserukou说:"你能想象,不久之后,数以千计的送货机器人将在我们旁边的城市中穿行?如果一个或几个这样的机器人被排出,它将成为行人和交通的严重障碍。"

研究人员为机器人开发了“移动电源”,可以让机器人随时随地“满血复活”

Tsetserukou和他的同事们最近研究的总体思路是设计一个系统,可以接触到有故障的机器人或电池电量耗尽的机器人,并协助它们。他们开发的系统被称为MobileCharger,可以在机器人运行并试图完成一项任务时为其充电,如在特定地点运送包裹或收集数据。


一个送货机器人和MobileCharger可以作为一个单元运行,直到目标机器人完全充电,随后,MobileCharger分离出来,去找一个新的机器人或充电站。


空中加油(即在飞行操作过程中提供燃料)使飞机在空中停留的时间更长,在长距离任务中可以节省35-40%的燃料。因此,Tsetserukou和他的同事设计的系统可能是非常有价值的,因为部署几个这样的系统作为一个蜂群可以降低机器人任务的成本,并缩短送货机器人将物品送到特定地点的时间。


送货机器人不需要为前往充电站而损失时间,而是可以一直参与到任务中。在未来,还将有可能创建一个集成太阳能电池板的MobileCharger能量收集器。这将意味着,当电池接近耗尽时,机器人可以简单地移动到一个有阳光的地方,将太阳能电池板朝向太阳光。


MobileCharger是第一个可以在路上直接为其他自主机器人充电的机器人。它最有特点的部件是DeltaCharger,这个系统可以在三维(3D)中定位电极,以便在目标机器人没有水平或垂直地对准充电器的情况下持续充电。例如,当机器人在石头和其他物体上运行时,或者当机器人的配置不允许它处于有利的充电位置时,就可能发生这种情况。


计算机视觉系统在检测近距离的电极错位方面不如触觉系统有效,DeltaCharger具有先进的触觉感知能力,因为它基于日本东京电气通信大学的Hiroyuki Kajimoto教授提供的高密度压力传感器。

研究人员为机器人开发了“移动电源”,可以让机器人随时随地“满血复活”

Tsetserukou和他的同事还开发了一个卷积神经网络(CNN),可以评估MobileCharger上的电极与需要充电的机器人上的电极之间的错位角度。这个算法是在一系列由100个点组成的触觉模式上训练的。


该团队在一系列测试中对CNN进行了评估,发现它可以通过分析压力数据来测量电极错位的角度、垂直和水平值,准确率分别为95.46%、98.2%和86.9%,效果显著。这意味着他们开发的机器人充电系统应该能够附着在各种不同配置的机器人上,而不管它们在需要充电时处于何种环境。


除了移动机器人的充电,该技术未来的一个应用可能是无人机在空中的充电,基于DeltaCharger机制的充电无人机与地面电站连线,目标无人机无需着陆就能充电,带有电动马达的创新自主船舶和油轮也可以在航行过程中用所提出的概念进行充电,因为这将避免它们不得不进入港口进行加油。此外,任何类型的机器人,如机器狗、户外清洁机器人,甚至自动驾驶汽车都可以用类似的方式进行充电。


在未来,该研究团队开发的创新机器人充电系统可以适用于从自动驾驶汽车到移动机器人等无数不同的机器人系统。与此同时,Tsetserukou和他的同事计划继续研究他们创造的初始原型,以进一步提高其性能和通用性。


Tsetserukou说:“为了增加电源的功率,大量的MobileCharger机器人可以形成并联连接,增加为强大车辆充电的容量,或串联连接,调整目标车辆的输出电压。我们可以想象,在未来,机器人不仅会收费,还会修复自主机器人,使Roboverse(机器人宇宙)能够自我维持。”


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