Hibridación energética: uso de supercondensadores junto con baterías de iones para prolongar la vida útil de los sistemas de vehículos aéreos no tripulados.
Construido, probado y escrito por: Namin Shah, autor invitado de IoT de Ubidots
Editado por: Dr. Daruisz Czarkowski | Descargue aquí el documento completo sobre hibridación energética
Hoy en día, los dispositivos electrónicos mecánicos como los drones y los robots son cada vez más populares y útiles. Desde operaciones de vida o muerte, búsqueda y rescate hasta entretenimiento y todo lo demás, estos dispositivos se están abriendo camino en nuestra sociedad moderna en el aire, en tierra y en el agua. La energía es, sin embargo, un problema constante para estos dispositivos y posiblemente su mayor obstáculo en el desarrollo y el uso. El contenido de este blog y el artículo que le sigue pretenden resolver una parte de este problema: la longevidad de la energía.
Los vehículos terrestres no tripulados (UGV) representan el grupo de dispositivos más viable en el que puede implantarse con éxito un sistema de hibridación energética. Imaginemos un vehículo terrestre no tripulado que pudiera atravesar un continente entero utilizando únicamente energía solar. Los vehículos tradicionales alimentados por baterías se quedarían cortos en este sentido, ya que las baterías de iones de litio de a bordo acabarían degradándose hasta quedar inactivas. La mayoría de las baterías de iones de litio sólo pueden soportar unos mil ciclos de carga antes de morir por completo, por no hablar de la pérdida de capacidad de almacenamiento después de cada ciclo. Esto puede evitarse completamente con el uso de supercondensadores y algoritmos inteligentes. Esencialmente, al utilizar más de un sistema de almacenamiento de energía, el vehículo presentado en el artículo adjunto consiguió más o menos la capacidad de autoabastecerse de energía cíclica cuando se le proporciona una protección razonable frente a daños físicos. En el artículo adjunto destacamos el uso de supercondensadores en combinación con las baterías tradicionales de iones de litio de una forma que imita los procesos biológicos de millones de organismos.
Piense en nosotros, los humanos, que no almacenamos y utilizamos toda nuestra energía en un solo mecanismo a través de un único método. ¿Por qué deberían hacerlo nuestros robots? Los organismos vivos utilizan las reservas de glucógeno y grasa en función de la disponibilidad y la demanda de energía. Dado que los supercondensadores presentan los mismos puntos fuertes y débiles en los dispositivos electrónicos que el glucógeno en los organismos biológicos, se implementó un software y un hardware que permitían al rover conmutar su propia fuente de energía y analizar la disponibilidad de energía de forma muy similar a un organismo vivo. Se probó un vehículo equipado con estas herramientas y se obtuvieron resultados que sugieren que podría recorrer largas distancias con una vida útil prácticamente ilimitada, a diferencia de los dispositivos tradicionales que sólo utilizan baterías, que mueren tras varios ciclos de carga.
Descargar ahora: Supercondensadores y baterías para prolongar la autonomía de los vehículos aéreos no tripulados
Notas del proyecto
Este proyecto utiliza una placa Particle Photon Wifi para pruebas primarias. Los datos de corriente y voltaje en vivo se procesaron utilizando el servicio web Ubidots. El robot construido, probado y presentado en el documento adjunto puede ser controlado manualmente a través de un transmisor de radio de larga distancia o puede funcionar de forma autónoma y gestionar su propia energía. El algoritmo autónomo utiliza una regresión lineal diseñada para trabajar sobre la marcha en el fotón de partículas. La premisa del algoritmo es analizar los datos de las fotorresistencias colocadas en cada extremo del rover y "predecir" si moverse en una u otra dirección aumentaría la potencia de entrada de los paneles solares. Al realizar estas acciones, el vehículo mide la cantidad de energía consumida y se recompensa o castiga a sí mismo dependiendo de si esta acción aumenta o disminuye la potencia total de entrada que alimenta el banco Supercap. El firmware del fotón se mantuvo simple intencionadamente como demostración del poder incluso de un aprendizaje automático sencillo. Con el avance del IoT, se pueden aplicar algoritmos informáticos más potentes para analizar los patrones meteorológicos y las condiciones del terreno para limitar el uso excesivo o los momentos inadecuados de funcionamiento. Con la ayuda de la plataforma Ubidots, los datos de todos los sensores externos e internos se pueden utilizar para operar el vehículo de forma autónoma directamente a través de Internet.
