Analiza metod sterowania i zarządzania energią w autonomicznym robocie mobilnym zasilanym ogniwami słonecznymi

mgr inż. Łukasz Więckowski

Promotor: dr hab. inż. Krzysztof Oprzędkiewicz prof. nadzw. AGH
Dyscyplina: Automatyka i Robotyka


Autonomia robotów mobilnych zdefiniowana jako czas funkcjonowania maszyny przy pełnym wykorzystaniu jego możliwości, jest na ogół niewielka i oscyluje w granicach kilku godzin. Wynika to ograniczonej pojemności baterii akumulatorów, które robot musi przenosić. Dodatkowo po wykonaniu określonych zadań, akumulatory muszą być naładowane, co wymaga sporo czasu i powoduje unieruchomienia robota. Obiecującym sposobem zwiększenia stopnia autonomii robotów mobilnych jest zastosowanie jako dodatkowego źródła energii, odpowiednio dobranych ogniw fotowoltaicznych (PV). Ogniwa słoneczne mogą dostarczać dodatkowej energii zarówno do ładowania akumulatorów jak i do bieżącego zasilania układów pomiarowych, sterujących i komunikacyjnych. Celem naukowym rozprawy było opracowanie efektywnych metod zarządzania energią, minimalizujących bieżące zużycie energii. Polegało to na zaprojektowaniu i skonstruowaniu takiego zestawu modułów elektronicznych, które podczas ruchu robota umożliwiłyby także zarządzanie energią. W badaniach wykorzystano dwa roboty mobilne: starszy gąsienicowy i nowy kołowy, samodzielnie skonstruowany przez autora. Wyniki badań potwierdziły zwiększenie autonomii energetycznej robota mobilnego, poprzez zastosowanie generatora fotowoltaicznego oraz poprawną konstrukcję hybrydowego układu zasilania wykorzystującego dwa rodzaje magazynów energii (ogniwa Li-ion oraz superkondensator).

Pełna wersja doktoratu: Doktorat_Więckowski.pdf

1. Chojnacki , J., Teneta , J. i Więckowski , Ł., 2007. Influence of the way of integration of the PV system with the façade of a building on the quantity of the produced electric power.. Milano, Proc. 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference
2. Chojnacki , J., Teneta , J. i Więckowski, Ł., 2008 Potential of application of photovoltaic systems in urban environments example of the city of Krakow. Valencia, Proc. 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference.
3. Chojnacki, J., Teneta, J. i Wieckowski, Ł., 2008 Influence of the Accuracy of Positioning of the Photovoltaic System on Electrical Parameters and on the Quantity of Produced Electric Power. Valencia, Spain,, 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference.
4. Chojnacki , J., Teneta, J. i Więckowski, Ł., 2009. Two years' experience in monitoring of a small grid-connected photovoltaic power station. Hamburg, Proc. 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference.
5. Więckowski, Ł. i inni, 2009. Solar Powered, Linux Brained Autonomous Mobile Robot. 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 21-25 September, 2009, Hamburg
6. Maziarz, W., Więckowski, Ł. i Swatowska, B., 2010. Parametry i zastosowanie modułu słonecznego na bazie krzemowych ogniw multikrystalicznych — Parameters and application of PV module on base multicrystalline silicon solar cells. Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania (Warszawa) ; ISSN 0033-2089 — Tyt. poprz.: Przegląd Elektroniki. — 2010 R. 51 nr 5 s. 29–31
7. Więckowski, Ł., Chojnacki, J.,Teneta, J., 2010. Intelligent power management algorithms for solar-powered, autonomous mobile robot. Yokohama, Japan, Proceedings of Renewable Energy 2010 Conference.
8. Więckowski, Ł.,Zbigniew St. Sobków, Maciej Garbacz, Mieczysław Zaczyk, 2012.Vision based system for position recognition of small mobile robots Image Processing & Communications : an International Journal ; ISSN 1425-140X. — 2012 vol. 17 no. 4, s. 313–318.