เรือหุ่นยนต์สำหรับเก็บข้อมูลสิ่งแวดล้อมทางน้ำ

ปาษาณ กุลวานิช; สุรเดช สุรัติศักดิ์; ปรัชญา เปรมปราณีรัชต์

doi:10.60136/bas.v1.2012.191

ผู้แต่ง

ปาษาณ กุลวานิช กรมวิทยาศาสตร์บริการ
สุรเดช สุรัติศักดิ์ กรมวิทยาศาสตร์บริการ
ปรัชญา เปรมปราณีรัชต์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี

DOI:

https://doi.org/10.60136/bas.v1.2012.191

คำสำคัญ:

หุ่นยนต์เรือ, หุ่นยนต์ภาคสนาม, การบริหารจัดการน้ำ, การควบคุมระยะไกล, การนำทางด้วย GPS

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้เป็นการนำเทคโนโลยีหุ่นยนต์มาช่วยในการเก็บข้อมูลสิ่งแวดล้อมทางน้ำเพื่อประโยชน์ในการดูแลรักษา สิ่งแวดล้อมและการป้องกันอุทกภัย กรมวิทยาศาสตร์บริการ ได้ออกแบบและสร้างหุ่นยนต์ซึ่งอยู่ในรูปแบบของเรือหุ่นยนต์ โดยใช้โครงสร้างพื้นฐานของเรือคายัคแบบที่นั่งเดียว ที่มีความคล่องตัวในการเคลื่อนที่บนผิวน้ำและการเคลื่อนที่ในที่แคบ ระบบขับเคลื่อนของเรือหุ่นยนต์ใช้เทคโนโลยี Podded Propulsion ในการควบคุมทิศทางและความเร็วของหุ่นยนต์โดยไม่ต้องใช้ การบังคับหางเสือแบบเดิมซึ่งมีประสิทธิภาพและความคล่องตัวในการเลี้ยวน้อยกว่า และอาจมีปัญหาจากการสูญเสียแรงขับดัน (Rudder stall) เรือหุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ได้สองแบบคือแบบควบคุมด้วยคลื่นวิทยุ 2.4 GHz จากระยะไกลในรัศมีไม่เกิน 1 กิโลเมตร และแบบเคลื่อนที่อัตโนมัตินำร่องโดยอุปกรณ์บอกตำแหน่งบนพื้นผิวโลก (GPS) และ อุปกรณ์บอกทิศทางจาก ข้อมูลความเร่ง (IMU) โดยใช้หลักการควบคุมแบบ Double PD loop Control เพื่อสั่งการระบบสมองกลฝังตัว (Embedded Microcontroller) สำหรับการควบคุมมอเตอร์บังคับทิศทางและมอเตอร์ขับเคลื่อนเรือ เรือหุ่นยนต์สามารถติดตั้งระบบเซนเซอร์ หรือเครื่องมือสำหรับงานทางด้านสิ่งแวดล้อม เช่น หัวเซนเซอร์ตรวจวัดคุณภาพน้ำ หัวเซนเซอร์โซนาสำหรับเก็บข้อมูลความลึก ท้องน้ำ เครื่องเก็บตัวอย่างน้ำ เป็นต้น ผู้ใช้สามารถเรียกดูข้อมูลจากเรือได้ในเวลาจริง (Real Time) ผ่านโครงข่ายสื่อสาร แบบไร้สายประเภท Wireless LAN, EDGE/GPRS, หรือ 3G ตามความเหมาะสม งานวิจัยนี้ได้ถูกนำไปใช้จริงแล้วในการ ช่วยเหลือทางด้านข้อมูลระหว่างเหตุการณ์มหาอุทกภัยปี 2554 โดยใช้เรือหุ่นยนต์ร่วมกับอุปกรณ์ตรวจหาความลึกในการหา จุดตื่นเขินตามคูคลอง เพื่อประโยชน์ในการดำเนินการขุดลอกคูคลองหรือการจัดวางตำแหน่งเรือผลักดันน้ำ

References

Natural hazards, unnatural disasters: The economics of effective prevention”, The World Bank and The United Nations. 2010.

J. E. Manley, “Unmanned Surface Vehicles, 15 Years of Development”, Proceedings of MTS/IEEE Oceans'08, 2008.

J. Curcio, J. Leonard, and A. Patrikalakis, “SCOUT-a Low Cost Autonomous Surface Platform for Research in Cooperative Autonomy.” IEEE OCEANS, 2005.

M. Dunbabin and Lino Marques, “Robotics for Environmental Monitoring: Significant Advancements and Applications”, IEEE Robotics and Automation Magazine, Vol. 19, No.1, 2012, pp.24-39.

M. Caccia, M. Bibuli, R. Bono, Ga. Bruzzone, Gi. Bruzzone, E. Spirandelli, “Unmanned Marine Vehicles at CNR-ISSIA”, Proceedings of the 17th World Congress, The International Federation of Automatic Control (IFAC), 2008.

M. Bibuli, G. Bruzzone, M. Caccia, G. Indiveri, A.A. Zizzari, “Line following guidance control: Application to the Charlie unmanned surface vehicle”, Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2008.

M. B. Greytak, “High Performance Path Following for Marine Vecicles Using Azimuthing Podded Propulsion.” M.S. Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2006.

P. Prempraneerach and P. Kulvanit, “Autonomous Robot Boat for Water Sampling and Environmental Data Acquisition Tasks”, IEEE International Conference on Test and Measurement, 2010.

Y. Koda and K. Koda, “Unmanned Boat Automatic Survey System and Unmanned Boat Automatic Survey Method”, United States Patent, US 2010/0131133 A1.