Gestão de energia e estação de ancoragem para plataformas robóticas autossustentáveis
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Data
2015
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Resumo
Na agricultura de precisão existe a necessidade de aquisição de dados que reflita a variação temporal e espacial de parâmetros importantes para a obtenção de ótimos resultados nas culturas agrícolas. A monitorização destes parâmetros, apesar de poder ser efetuada por redes de sensores instalados no terreno, também pode ser obtida através da utilização de robôs de monitorização que navegam ao longo do terreno agrícola onde se insere a cultura.
Um robô de monitorização pode ser uma estrutura de pequeno porte, no limiar do que a tração neste tipo de terrenos permite e, assim, poder ser movimentado por motores elétricos alimentados por um sistema de baterias. Esta dissertação pretende analisar as soluções de gestão de energia para robôs e avaliar a exequibilidade de uma estação de ancoragem com vista à utilização de recursos renováveis (energia solar fotovoltaica e eólica), à qual o robô poderá atracar para carregar as suas baterias.
Após uma análise aos vários tipos de baterias existentes no mercado, principalmente as direcionadas para tração de robôs, será concebido e desenvolvido um protótipo de estação de ancoragem, composto por um sistema de gestão de energia que armazena a energia elétrica proveniente de painéis fotovoltaicos e geradores éolicos para a disponibilizarem ao robô que se atraca. São igualmente analisados os sistemas de atracagem existentes, já que o robô terá de ser capaz de se atracar à estação de ancoragem, sem ajuda externa, e conseguir carregar as suas baterias.
In precision farming there is the need to acquire data that reflects the spatial and temporal variation of important parameters for obtaining optimum results in agricultural crops. The monitoring of these parameters, although they may be acquired by sensor networks installed in the field, may also be obtained through the use of monitoring robots navigating over agricultural land which includes the culture. A monitoring robot can be a small scale structure on the threshold of the traction that this type of land permits and thus can be moved by electric motors powered by a battery system. This thesis aims to analyze the energy management solutions for robots and assess the feasibility of a docking station for the use of renewable resources (solar photovoltaic and wind energy) extracted in fixed points of the field to which the robot can dock to charge his batteries. After an analysis of various types of batteries on the market, mainly directed to robots traction, it will be designed and developed a prototype of dock station, composed of an energy management system that houses the electrical energy from photovoltaic panels and wind generators and make it available to the robot that docks. Existing docking systems are also analyzed, since the robot has to be able to dock to the load point, without external help, and to load the batteries.
In precision farming there is the need to acquire data that reflects the spatial and temporal variation of important parameters for obtaining optimum results in agricultural crops. The monitoring of these parameters, although they may be acquired by sensor networks installed in the field, may also be obtained through the use of monitoring robots navigating over agricultural land which includes the culture. A monitoring robot can be a small scale structure on the threshold of the traction that this type of land permits and thus can be moved by electric motors powered by a battery system. This thesis aims to analyze the energy management solutions for robots and assess the feasibility of a docking station for the use of renewable resources (solar photovoltaic and wind energy) extracted in fixed points of the field to which the robot can dock to charge his batteries. After an analysis of various types of batteries on the market, mainly directed to robots traction, it will be designed and developed a prototype of dock station, composed of an energy management system that houses the electrical energy from photovoltaic panels and wind generators and make it available to the robot that docks. Existing docking systems are also analyzed, since the robot has to be able to dock to the load point, without external help, and to load the batteries.
Descrição
Dissertação de Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores
Palavras-chave
Robots , Baterias , Energia solar , Energia eólica , Energias renováveis , Estação de ancoragem , Sistemas de carga