Дослідження океану за допомогою морських роботів на базі Raspberry Pi

Дослідження океану може здаватися захоплюючим заняттям, і, безперечно, воно є надзвичайно важливим для морських досліджень, але суворі умови, глибокі води та високі витрати роблять більшість морських завдань складними та небезпечними для людей. Автономні транспортні засоби можуть впоратися з цією роботою, але для відкриття цієї галузі охорони навколишнього середовища необхідне недороге обладнання та доступне програмне забезпечення, яке не так вже й легко дістати.

Одними з тих, хто просуває розвиток та роботу в цій галузі цю є компанія MDM Team, яка створює автономних морських роботів на базі Raspberry Pi Compute Module 4.

Заснована як дочірня компанія професорами та дослідниками, що спеціалізуються на мехатроніці, робототехніці та проектуванні підводних апаратів у Флорентійському університеті, MDM Team розробляє робототехнічні системи, призначені для підводних досліджень, моніторингу навколишнього середовища та промислових інспекцій. Їхні апарати включають автономні надводні апарати (ASV) та автономні підводні апарати (AUV), які можуть виконувати такі завдання, як гідрографічні дослідження або інспекції інфраструктури, без необхідності наявності оператора на борту. Замість цього транспортні засоби використовують датчики, сонарні камери та бортові комп'ютери для навігації та самостійного збору даних.

Маленькі роботи, великі виклики

Морське середовище ставить унікальні інженерні завдання. Транспортні засоби повинні бути компактними та легкими, але при цьому обробляти великі обсяги даних від датчиків і навігаційних систем. Енергоефективність також має вирішальне значення, оскільки підводні роботи часто працюють від батарей і повинні залишатися працездатними протягом тривалих місій у місцях, куди люди не можуть легко дістатися, щоб їх перезарядити. А ще акули. Ми всі ненавидимо акул.

Мікро-AUV на базі Compute Module 4 від компанії MDM Team, Stok

Щоб вирішити ці завдання, компанія MDM Team розробила недорогі транспортні засоби, здатні до автономної роботи. Їх можна налаштувати відповідно до потреб користувача, який хоче досліджувати підводний світ — чи то для наукових досліджень і моніторингу навколишнього середовища, чи то для оборони та інспекції інфраструктури.

Raspberry Pi в основі системи

Усередині кожного з двох транспортних засобів, розроблених компанією MDM Team (Cariddi, ASV, і Stok, мікро-AUV), знаходиться подвійна система, побудована на базі Raspberry Pi Compute Module 4.

Детальний огляд ASV на базі Compute Module 4 від компанії MDM Team, Cariddi

Спеціальна плата-носій з'єднує обчислювальний модуль з іншим обладнанням транспортного засобу. Ця плата інтегрує навігаційні системи, такі як GPS, і з'єднує всі датчики, що використовуються для навігації та вимірювання. Обчислювальні модулі Raspberry Pi є центральною нервовою системою кожного робота, координуючи одночасно роботу датчиків, систем руху та обробку даних.

Raspberry Pi є достатньо компактним і потужним, щоб підтримувати функціонування роботів і збирати кілька потоків даних.

Команда вибрала Raspberry Pi через його компактний розмір та енергоефективність, що є важливими для підводних апаратів, оскільки вага та енергоспоживання безпосередньо впливають на плавучість та потенційну тривалість місії. Підтримка Linux у Raspberry Pi також була величезним плюсом, що надало доступ до безлічі інструментів для розробки. Завдяки зниженню витрат за допомогою апаратного забезпечення Raspberry Pi, такі системи полегшують організаціям збір цінних даних про океан без необхідності залучення великої кількості персоналу або дорогих дослідницьких суден.

Більше морської біології з Raspberry Pі!

Raspberry Pi вже використовувався в багатьох рішеннях у галузі морської біології. Одним із найпам'ятніших проектів було впровадження камер Arribada Initiative, що були зроблені на базі Raspberry Pi, встановлених на спинах черепах, для спостереження за дикою природою в їхньому складному середовищі.

Дізнайтесь більше про цього героя в напівпанцирі!

Пінгвінологи також є великими шанувальниками недорогих рішень для моніторингу від Arribada. Їх обладнання виявилося здатним витримувати суворі антарктичні зими, і, як з'ясувалося, воно сумлінно збирало по одній фотографії щодня, коли його нарешті обслужили після трьох років роботи в польових умовах.

Дізнайтесь більше про патрулі пінгвінів!

Raspberry Pi в природному світі

Насправді, існує так багато захоплюючих прикладів використання Raspberry Pi в наукових та природоохоронних проектах по всьому світу, що ми зібрали їх усі тут і створили анімацію, щоб проілюструвати деякі з найбільш фотогенічних.

Від розпізнавання облич ведмедів на Алясці та виявлення кажанів у Німеччині до прослуховування тропічних лісів Борнео та вимірювання вулканів на Гаваях — Raspberry Pi успішно застосовується в незліченних природних середовищах.