Hibridização de energia: utilização de supercapacitores em conjunto com baterias de íons para prolongar a vida útil de sistemas de veículos terrestres não tripulados (UGVs)
Construído, testado e escrito por: Namin Shah, autor convidado IoT da Ubidots
Editado por: Dr. Daruisz Czarkowski | Baixe o artigo completo sobre Hibridização de Potência aqui
Hoje em dia, dispositivos mecânicos e eletrônicos, como drones e robôs, estão se tornando cada vez mais populares e úteis. De situações de vida ou morte a operações de busca e resgate, passando por entretenimento e tudo mais, esses dispositivos estão encontrando seu lugar em nossa sociedade moderna, no ar, na terra e na água. A energia, no entanto, é um problema constante para esses dispositivos e possivelmente seu maior obstáculo em termos de desenvolvimento e uso. O conteúdo deste blog e do artigo subsequente visa solucionar parte desse problema: a autonomia da bateria.
Veículos Terrestres Não Tripulados (UGVs) representam o grupo de dispositivos mais viável para a implementação bem-sucedida de um sistema de hibridização de energia. Imagine um veículo terrestre não tripulado capaz de atravessar um continente inteiro utilizando apenas energia solar. Veículos robóticos tradicionais movidos a baterias não seriam capazes disso, pois as baterias de íon-lítio embarcadas acabariam se degradando e se tornando inativas. A maioria das baterias de íon-lítio suporta apenas cerca de mil ciclos de carga antes de se esgotarem completamente, sem mencionar a perda de capacidade de armazenamento após cada ciclo. Isso pode ser completamente evitado com o uso de supercapacitores e algoritmos inteligentes. Essencialmente, ao utilizar mais de um sistema de armazenamento de energia, o veículo apresentado no artigo anexo alcançou, em grande medida, a capacidade de autossustentar energia cíclica, desde que receba proteção adequada contra danos físicos. No artigo anexo, destacamos o uso de supercapacitores em conjunto com baterias de íon-lítio tradicionais, de uma forma que imita processos biológicos em milhões de organismos.
Pense em nós, humanos: não armazenamos e utilizamos toda a nossa energia em um único mecanismo, por meio de um único método. Então, por que nossos robôs deveriam? Os organismos vivos utilizam reservas de glicogênio e gordura de acordo com a disponibilidade e a demanda de energia. Como os supercapacitores apresentam as mesmas vantagens e desvantagens em dispositivos eletrônicos que o glicogênio em organismos biológicos, foram implementados softwares e hardwares que permitiram ao rover alternar sua própria fonte de energia e analisar a disponibilidade de energia, de forma semelhante a um organismo vivo. Um rover equipado com essas ferramentas foi testado e apresentou resultados que sugerem que ele poderia percorrer longas distâncias com uma vida útil praticamente ilimitada, ao contrário dos dispositivos tradicionais que utilizam apenas baterias, as quais se esgotam após alguns ciclos de carga.
Baixe agora : Supercapacitores em conjunto com baterias para prolongar a autonomia de sistemas UGV
Notas do projeto
Este projeto utiliza uma placa Particle Photon Wifi para testes primários. Os dados de corrente e tensão em tempo real foram processados utilizando o serviço web Ubidots . O robô construído, testado e apresentado no artigo anexo pode ser controlado manualmente através de um transmissor de rádio de longo alcance ou operar de forma autônoma, gerenciando sua própria energia. O algoritmo autônomo utiliza uma regressão linear projetada para funcionar em tempo real na placa particle Photon. A premissa do algoritmo é analisar os dados dos fotorresistores colocados em cada extremidade do rover e "prever" se o movimento em qualquer direção aumentará a potência de entrada dos painéis solares. Ao realizar tais ações, o rover mede a quantidade de energia consumida e se recompensa ou se penaliza, dependendo se a ação aumentou ou diminuiu a potência total de entrada que alimenta o banco de supercapacitores. O firmware da placa Photon foi intencionalmente mantido simples como uma demonstração do poder do aprendizado de máquina, mesmo em sua forma mais básica. Com o avanço da IoTdas Coisas), algoritmos computacionais mais poderosos podem ser aplicados para analisar padrões climáticos e condições do terreno, limitando o uso excessivo ou horários inadequados de operação. Com a ajuda da plataforma Ubidots , os dados de todos os sensores externos e internos podem ser usados para operar o rover de forma autônoma diretamente pela internet.