up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله رباتهاي زيرآبي PDF
QR code - رباتهاي زيرآبي

رباتهاي زيرآبي

موارد از کاربردهاي رباتهاي زيرآبي

موارد از کاربردهاي رباتهاي زيرآبي
کاربردهاي فراوان ديگري نيز براي ربات‌هاي زيرآبي در غير از محيط دريا و اقيانوس وجود دارد که در اين بخش به برخي از رايج‌ترين آن‌ها اشاره خواهد شد. چنان‌که گفته شد در بسياري موارد ربات‌هاي زيرآبي براي دستيابي به اعماقي که ورود به آن توسط غواص خطرناک و در برخي موارد غيرممکن است، استفاده مي‌شوند. اين ربات‌ها در محل‌هايي مورد استفاده قرار مي‌گيرند که بايد به صورت مرتب مورد بازديد قرار گيرند و اين امر براي غواصان سخت٬ خسته‌کننده و خطرناک است. مناطقي که در معرض تابش اشعه‌هاي راديواکتيو قرار دارند يا اماکني که امکان ديد در آن‌ها به طور کلي براي غواص وجود ندارد٬ تونل‌هاي خطرناک و طولانيِ‌ آبي در اطراف سدهاي برزگ و عظيم٬ قرارگرفتن در جريان رودخانه‌هاي متلاطم و خروشان از جمله کاربردهاي ربات‌هاي زيرآبي در خشکي است. از ديگر موارد کاربري ربات‌هاي زيرآبي در خشکي عبارت‌اند از:
• بازرسي از پايه‌هاي پل‌ها،
• بازديد از بدنه و دريچه‌هاي سد‌ها،
• بازديد از مخازن ذخيرهٔ آب و ديگر مواد صنعتي جهت بازرسي٬ نمونه برداري و پاکسازي،
• تهيه فيلم و عکس و نيز نمونه‌برداي و انتقال اشياء و اجسام قديمي غرق شده،
• بازديد و بررسي بستر رودخانه‌ها،
• تهيه فيلم و اسناد ويدئويي،
• بازرسي از درون خطوط لوله‌هاي با قطر زياد،
• بازرسي از راکتور هسته‌اي.
بايد به اين نکته نيز توجه داشت که در بسيار موارد ربات‌هاي زيرآبي به طور کامل جانشين غواص نمي‌شوند بلکه به عنوان نيروي پشتيبان و جهت تسهيل انجام عمليات‌ها و يا جهت تهيهٔ فيلم و عکس٬ استفاده از بازوهاي مکانيکي٬ تامين نور و روشنايي محل و نيز اطمينان از ايمني و سلامت محيط کاري غواص، به کار مي‌روند.
دسته بندي انواع ربات‌هاي زيرآبي
«ربات‌هاي زيرآبي» توسط مشخصه‌هايي نظير اندازه، عمق قابل دستيابي، توان مصرفي و ديگر مشخصات الکتريکي و يا الکتروهيدروليکي٬ شناسايي و دسته‌بندي مي‌گردند. در ادامه به ويژگي‌هاي برخي از اين گونه‌ها اشاره مي‌گردد:
ربات‌هاي زيرآبي کوچک
اين گروه شامل ربات‌هاي زيرآبي با هزينهٔ پايين و اغلب تماما الکتريکي است که در اعماق حدود ۳۰۰ متري مي‌توانند فعاليت کنند. اين ربات‌ها جهت اعمالي مانند بازرسي و مشاهدات زيرآبي به کار مي‌روند. در ضمن با تلاش‌هاي جديد در توسعه و پيشرفت ربات‌هاي کوچک بهبودهاي قابل ملاحظه‌اي در طراحي سيستم‌هاي الکتريکي و توليد و انتقال قدرت آن‌ها صورت پذيرفته‌است که باعث شده از لحاظ عملکرد، قابليت‌هاي کاربردي و دست‌يابي به اعماق بيشتر در سطح مطلوب‌تري نسبت به نمونه‌هاي پيشين باشند. هزينهٔ تمام شده‌ي‌ اين ربات‌ها در حدود ۱۰ هزار تا ۱۰۰ هزار دلار است. امروزه ربات‌هاي کم هزينه به شکل وسيعي در کاربردهاي علمي و پژوهشي٬ بازسازي صنايع آبي، جستجو و امداد و نجات، بازرسي از سدها، آب‌راه‌ها، بنادر و کشتي‌ها، بازرسي از راکتور هسته‌اي و مشاهده و بازرسي از سازه‌هاي ساحلي به کار مي‌روند. تا سال ۲۰۰۰‌، ۳۵ گونهٔ مختلف از اين گونه ربات‌هاي زيرآبي طراحي و ساخته شده‌اند. در حال حاضر ۲۷ توليد کننده مختلف ۵۰۰ گونهٔ متفاوت از اين نوع ربات‌ها را توليد مي‌کنند. امروزه حدود ۲۲ درصد ربات‌هاي موجود را اين دسته تشکيل مي‌دهد.
ربات‌هاي زيرآبي الکتريکي
قابليت بالااين گروه جديد از ربات‌هاي زيرآبي کوچک و الکتريکي که در کمتر از ۵ سال پيش متولد شده‌اند، داراي هزينهٔ به نسبت بالايي – نزديک ۵۰۰۰۰ دلار- مي‌باشند. اين ربات‌ها از تکنولوژي‌ جديد موتورهاي الکتريکي٬ سيستم کنترليِ قابل کاربري و هدايت توسط کاربر و سيستم انتقال داده‌هاي مجهز به فيبر نوري استفاده مي‌کنند. ربات‌هاي زيرآبي الکتريکي مي‌توانند درعمق ۲۰۰۰ متري دريا کار کنند. توانايي انجام کارهاي سنگين هنوز براي ربات‌هاي الکتريکي ممکن نيست چرا که چين امري نيازمند سيستم راه‌بري و بازوهاي مکانيکي و الکتروهيدروليکي پيشرفته‌است. اما با اين حال‌ اين گروه از ربات‌هاي زيرآبي بسياري از فعاليت‌هاي دريايي و زيرآبي را با هزينه‌اي پايين انجام مي‌دهند. از اين دسته ربات‌هاي زيرآبي‌ها به دليل عملکرد مطلوب‌شان، به شکل وسيعي در حوزه‌هاي نظامي و دانشگاهي استفاده مي‌گردند. اين ربات‌ها در مقايسه با انواعي که در صنعت نفت و گاز مورد استفاده قرار مي‌گيرند از چندان پيچيدگي قابل ملاحظه‌اي برخوردار نيستند. در ادامه به نمونه‌هايي از ربات‌هاي زيرآبي با قابليت‌ها و توانايي‌هاي بسيار بالاتر و پيچيده‌تر اشاره خواهد شد.
ربات‌هاي ژرف‌پيما با قابليت دستيابي به اعماق فوق العاده زياد
اين دسته از ربات‌ها امکان رسيدن به اعماق فراتر از ۴۰۰۰ متر را دارند. اين ربات‌ها جهت کوچک نگاه داشتن ابعاد (قطر) کابل ارتباطي اغلب از انرژي کمتري استفاده مي‌کنند و بيش‌تر در عمليات‌ امداد و نجات و نيز تحقيق و جستجو در اعماق اقيانوس‌ها به کار مي‌روند. در اين‌گونه ماموريت‌ها، ربات به توان زيادي جهت مشاهده و بازرسي و حرکت در امتداد مسير معيني نياز ندارد. به کمک اين‌گونه ربات‌هاي زيرآبي محققان اين امکان را يافته‌اند تا براي مدت زياد و دفعات مکرر امکان مشاهدهٔ اعماق و بستر اقيانوس‌ها را داشته باشند. در کاربردهاي نظامي‌ هم‌ اين ربات‌ها جهت بازديد از بستر دريا و نيز کشف و نجات اجسام و اجساد مغروق در بستر اقيانوس‌ها به کار مي‌روند.
ربات‌هاي زير آبي با ابعاد بزرگ و با قابليت انجام کارهاي سنگين
اين دسته از ربات‌هاي زيرآبي‌ شامل ربات‌هايي با ويژگي‌هاي منحصر به فردي نظير قابليت انجام کارهاي سنگين در اعماق حدود ۲۵۰۰ متري و با تواني بالا - بين ۱۵۰ تا ۳۰۰ اسب بخار- و قابليت حمل ۵۰۰۰ کيلوگرم بار هستند که آن‌ها را از ديگرِ گونه‌هاي ربات‌هاي زيرآبي‌ متمايز مي‌کند. با توجه به نياز روز افزون صنايع ساحلي و فراساحلي به نصب وسايل و تجهيزاتي با وزن و ابعاد بالا در اعماق دريا اين گونه از ربات‌هاي زيرآبي بزرگ قدرت‌مند و با قابليت حمل و انتقال بارهاي سنگين به وفور در اين صنايع به کار مي‌روند. نسل جديدي از اين گروه ربات‌هاي زيرآبي براي استفاده در صنايع نفت و گاز که قابليت کار در اعماقِ حدود ۳۰۰۰ متري را دارند، ساخته شده‌اند که در عين دارا بودن ابعاد به نسبت کوچک‌ به تکنولوژي‌هاي بسيار پيشرفته‌اي مجهزند. جهت بالا بردن امکان کنترل‌پذيري و کاهش اثرات اغتشاش کابل، داراي کابل‌هاي ارتباطي با ابعادي حداقل مي‌باشند. آن‌چه اين دسته از ربات‌هاي زيرآبي‌ را با انواع ژرف‌پيما متمايز مي‌کند اين است که در نوع ژرف‌پيما، ربات جهت کاهش ابعاد کابل وکاهش مصرف انرژي فقط امکان استفاده از توان کمي‌ را دارد اما گونه‌هاي جديد ربات‌هاي زيرآبي‌ از توان‌ بالاتري جهت انجام کارهاي سنگين در اعماق بسيار زياد استفاده مي‌کنند. انجام عمليات جستجو و رديابي در اعماق بيش از ۱۲۰۰۰ متر و انجام عمليات حمل و نصب قطعات در عمق ۶۰۰۰ متر طبيعتا به تکنولوژي نوين و پيشرفته‌اي نياز دارد که هم چنان مد نظر طراحان و مهندسان تکنولوژي دريايي است و برخي توفيق‌ها در آن اخيرا به دست آمده‌است و تا کنون فقط نمونه‌هاي انگشت شماري از اين گونه ربات‌ها در دنيا ساخته شده‌اند.
ربات‌هاي زير آبي خودکار و بدون نياز به کابل
در اغلب ربات‌هاي زيرآبي از کابل براي انتقال توان به راه‌اندازها و نيز انتقال فرامين استفاده مي‌شود و نيز داده‌هاي حسگرها و دوربين‌ها نيز از طريق کابل به کاربر انتقال داده مي‌شوند. اما کابل از طرفي باعث افت انرژي شده و براي عمق‌هاي زياد و محدوده‌هاي عملکرد وسيع، ميزان توان مصرفي را افزايش مي‌دهد. از سوي ديگر براي انتقال توان بالا، افزايش قطر کابل سبب افزايش نيروهاي هيدروديناميکي وارده و افزايش اغتشاش وارده به سيستم مي‌شود. لذا در بسياري از کاربردها استفاده از ربات‌هاي زيرآبي داراي کابل، مشکلات و محدوديت‌هاي فراواني دارد. تکنولوژي ساخت اين‌گونه از ربات‌هاي زيرآبي‌ که کار برروي آن‌ها از اوايل دهه هشتاد آغاز شده‌است٬ هنوز دوران آغازين خود را مي‌گذراند. اين ربات‌ها مجهز به سيستم کنترل و هدايت مرکزي، سيستم ارتباطي پيشرفته و سيستم توليد توان هيدروليکي به منظور توليد انرژي لازم جهت پروانه‌ها و ديگر ابزارها و بازوهاي مکانيکي است. تاکنون در مجموع بيش از هفتاد گونهٔ مختلف از ربات‌هاي خودکار توسط دوازده کشور ساخته شده‌است. علاوه بر انواع ذکر شده برخي ديگر از ربات‌هاي زيرآبي متناسب با نوع کاربري طراحي و ساخته شده‌اند که به عنوان مثال مي‌توان ربات‌هايي که توسط کشتي يا قايق پشتيبان به صورت يدک‌کش به‌کار مي‌روند را نام برد که در بازرسي از خطوط لوله٬ نقشه‌برداري و مشاهدات علمي‌کاربردهاي وسيعي دارند.
مباني طراحي ربات‌هاي زيرآبي
امروزه به کمک روش‌هاي پيشرفته طراحي کامپيوتر٬ طراحي ربات‌هاي زيرآبي نيز پيشرفته‌تر و دقيق‌تر شده‌است. بديهي است اکنون که طراحي و ساخت ربات‌هاي پيچيده و چند منظوره و داراي توان دستيابي به اعماق بسيار زياد دريا و اقيانوس مورد نظر است، دستيابي به سطوح بالايي از دانش طراحي نيز لازم و ضروري خواهد بود. اين ربات‌ها بايد داري انعطاف‌پذيري مطلوبي باشند، چنان که قابليت انجام فعاليت‌ها و ماموريت‌هاي متنوعي براي آن‌ها مهيا باشد. به منظور تامين اهداف مطلوب در طراحي ربات‌هاي زيرآبي بايد دو نکته را مد نظر داشت: نوع عملکرد مورد نظر و مقدار عمقي که ربات در آن بايد به کار بپردازد. علي رغم موارد بالا طراحي ربات زيرآبي بايد به صورت مجموعه‌اي واحد و با در نظر گرفتن تمامي ملاحظات طراحي لازم و مرتبط صورت پذيرد که برخي از آن‌ها عبارت‌اند از:
• هزينه‌ي‌ تمام شده
• اندازه و ابعاد مطلوب با توجه به نيازمندي‌ها و قابليت‌هاي مورد نظر
• تکنولوژي موجود و در دسترس
• توان و قدرت مورد نياز
• ابعاد
• وزن
• فضاي مورد نياز در عرشه کشتي
• حداکثر عمق
• نوع شرايط دريايي که ربات در آن امکان کار دارد
• حداکثر بار مفيد قابل حمل
• کاربرد
• چندمنظوره بودن
• ايمني
• اطمينان‌پذيري
• ثبت مسير حرکت (در صورت لزوم)
• قابليت تعمير و نگهداري
• اجزا و سيستم‌هاي واسط جهت هدايت و راهبري و قابليت‌هاي دردسترس اين سيستم
چنان که ذکر شد ربات‌هاي زير آبي اجزا مختلف و متعددي دارند که عموماً شامل موارد کلي و اساسي زير است:
• بدنهٔ ربات
• سيستم رانش و حسگرها
• واسط(هاي) کنترلي و نمايشي
• سيستم توزيع قدرت
• کابل‌هاي هدايتي و ارتباطي
• سيستم هدايت و کنترل
در نهايت طراح با در نظرگرفتن عوامل موثر در طراحي بايد مدل بهينه‌اي براي طراحي ربات پيشنهاد کند. ربات‌هايي زيرآبي در نهايت به واسط‌هايي متصل هستند که منظور و هدف کاربر را محقق مي‌سارند. بازوهاي مکانيکي ماهر که قادر به انجام کار فيزيکي هستند٬ دوربين‌هاي تلويزيوني، نورافکن‌ها و ديگر لوازم ره‌گيري که امکان کارکرد، هدايت، مسيريابي، کنترل و ناوبري ربات را فراهم مي‌سارند.

يردريايي هدايت‌پذير از دور (با نماد اختصاري چشم دريا) به طور معمول «چشم دريا است که به هدايتگر اين امکان را مي‌دهد که اين وسيله را در ژرفاي آب کنترل و ...

کاري که روباتها انجام ميدهند.، توسط ميکرو پروسسرها(microprocessors) و ميکروکنترلرها(microcontroller) کنترل مي شود. با تسلط در برنامه نويسي اين دو مي ت ...

زنگ خطر يک لحظه هم قطع نمي شد. فرمانده ناو فضايي در حالي که تلاش داشت فرامين لازم و صحيح براي ساير فضانوردان و خدمه پروازي را در ذهن خود مرور کند، متو ...

● روبات چيست؟ روبات يك ماشين الكترومكانيكي هوشمند است با خصوصيات زير: ▪ مي توان آن را مكرراً برنامه ريزي كرد. ▪ چند كاره است. ▪ كارآمد و مناسب براي مح ...

تاريخچة مختصر فيزيك ماقبل تاريخ همانطور كه متقدمين از روي تجربه و امتحان به خواص باطني پاره‌اي از اجسام بي‌پرده و از تركيب مواد به وسايل مختلف (تشويه، ...

دانلود نسخه PDF - رباتهاي زيرآبي