Εξερεύνηση χώρου με συνεργασία εναέριου και επίγειου οχήματος

• Main Author: Ζήκου, Λήδα
• Other Authors: Τζες, Αντώνιος
• Format: Thesis
• Language: Greek
• Published: 2016
• Subjects: Μη επανδρωμένα αεροσκάφη; Σύστημα ενσύρματης εναέριας ρομποτικής τροφοδοσίας; Εξερεύνηση χώρου; UAVs; Power-over-Tether; Aerial inspection; 629.464 45

Το αντικείμενο της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η κατασκευή και ο έλεγχος ενός συστήματος ενσύρματης ενάεριας ρομποτικής τροφοδοσίας μέσω του οποίου μπορούν να τροφοδοτηθούν μικρά Mη Eπανδρωμένα Aεροσκάφη ώστε να εκτελούν πτήσεις μεγάλης χρονικής διάρκειας ή να εκτελούν εφαρμογές που απαιτούν μεγάλα ποσά ενέργειας. Για το λόγο αυτό, παρουσιάζεται η πρωτότυπη ιδέα του Power-over-Tether συστήματος το οποίο μεταφέρει την απαιτούμενη ισχύ από το σύστημα τροφοδοσίας που βρίσκεται στο έδαφος μαζί με τον μηχανισμό, μέσω καλωδίου το οποίο τυλίγεται γύρω από την περιστροφική βάση του μηχανισμού. Το σύστημα Power-over-Tether πέρα από την παροχή ενέργειας κατασκευάστηκε με σκοπό να ελέγχει μέσω κατάλληλων αισθητήρων, μικροελεγκτή και επενεργητή το ελεύθερο μήκος καλωδίου ανάμεσα σε αυτόν και το εναέριο όχημα, εκτελώντας είτε λειτουργία ελευθέρωσης καλωδίου όποτε το εναέριο όχημα απομακρύνεται είτε λειτουργία ανάκλησης καλωδίου όποτε το εναέριο όχημα πλησιάζει τον μηχανισμό και μειώνεται η μεταξύ τους απόσταση. Το σύστημα αυτό κατασκευάστηκε με τρόπο ώστε να λειτουργεί αυτόνομα χωρίς να αντλεί πληροφορίες από το αεροσκάφος. Σκοπός της εργασίας είναι να πιστοποιηθεί η αξιοπιστία του Power-Over-Tether συστήματος ως προς τη λειτουργία του και να πραγματοποιηθεί με επιτυχία η εφαρμογή της εξερεύνησης χώρου. Για την υλοποίηση της οποίας χρησιμοποιείται και ένα τρίτο ρομποτικό σύστημα, πέρα από τον μηχανισμό και το εναέριο όχημα, το οποίο μεταφέρει το μηχανισμό και ακολουθεί μέσω συνεργατικού ελέγχου την κίνηση του εναέριου οχήματος. Για το λόγο αυτό, πέρα από την λεπτομερή ανάλυση της δομής του Power-over-Tether συστήματος και του ε-λέγχου που αναπτύχθηκε και εφαρμόστηκε στο σύστημα, παρουσιάζεται η αρχή λειτουργίας του συνολικού συστήματος, τα βασικά δομικά μέρη του μη επανδρωμένου αεροσκάφους, η μοντελοποίηση της δυναμικής του, ο έλεγχος μέσω του οποίου εκτελεί αυτόνομα πτήσεις στο χώρο καθώς επίσης και οι βασικοί νόμοι κινοδυναμικής του επίγειου οχήματος και ο συνεργατικός έλεγχος. Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των πειραμάτων που διεξήχθησαν στα πλαίσια αυτής της εργασίας, αναλύονται και αξιολογείται η λειτουργία του μηχανισμού.