หุ่นยนต์ดำน้ำควบคุมระยะไกลและควบคุมความลึก

Abstract

งานวิจัยนี้ได้เน้นการออกแบบและสร้างหุ่นยนต์ดำนำควบคุมระยะไกลที่ขับเคลื่อนด้วย 4ใบพัดและควบคุมด้วยจอยสติ๊กผ่านสายสัญญาณ RS-485 ระบบทั้งหมดนี้สามารถขนย้ายได้ง่ายและสะดวก สามารถสำรวจได้ทั้งในน้ำจืดและน้ำเค็มพร้อมกับความสามารถในการรักษาระดับความลึกด้วยการใช้การควบคุมแบบ PID ระบบควบคุมของหุ่นยนต์ดำนำใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ร่วมกับเซนเซอร์วัดความดัน เซนเซอร์เข็มทิศ เซนเซอร์วัดความเร่ง และเซนเซอร์วัดความเร็วเชิงมุม พร้อม กล้องวีดีโอ เพื่อที่จะให้สามารถนำค่ามาประมาณทิศทางการหันเหได้ทั้งใน 3 ทิศทางอิสระใต้น้ำและผู้ปฏิบัติการยังสามารถเห็นสิ่งแวดล้อมจากใต้น้ำนี้ได้จากจอมอนิเตอร์

การทดลองแบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือส่วนแรกจะเป็นการทดสอบแรงที่ได้จากใบพัดด้วยช่วยในการออกแบบหุ่นยนต์ดำนำ ในส่วนที่สองจะเป็นการทดลองควบคุมรักษาระดับความลึกของหุ่นยนต์ดำนำควบคุมระยะไกลด้วยระบบควบคุมแบบ PID โดยป้อนกลับระดับความลึกจากเซนเซอร์ วัดความดัน โดยสั่งงานผ่านจอยสติ๊ก ส่วนที่สามได้ใช้วิธีกรองสัญญาณแบบคาร์มาน (Kalman Filter)มาช่วยประมาณค่าองศาการหันเหใน 3 ทิศทางโดยใช้ MATLAB ในการทดลองได้ประมาณค่าองศา การหันเหโดยการบูรณาการข้อมูลจากเซนเซอร์วัดความเร็วเชิงมุมและเซนเซอร์เข็มทิศแบบดิจิตอล

แรงที่ได้จากใบพัดนั้นมีความเป็นเชิงเส้นตามค่าสัญญาณพัลส์ที่ป้อนโดยมีความแม่นยำ 95 เปอร์เซนต์ จากการทดสอบจริงในสระว่ายนำ หุ่นยนต์ดำนำสามารถรักษาระดับความลึกได้ตามคำสั่ง โดยมีค่าความคลาดเคลื่อนประมาณร้อยละ 20 เนื่องจากเซนเซอร์มีสัญญาณรบกวนจากสิ่งแวดล้อมและลักษณะการวางตำแหน่งของเซนเซอร์และใบพัด ส่วนการประมาณค่าขององศาการหันเหด้วยวิธีกรองสัญญาณแบบคาร์มาน ได้ทดสอบด้วยโปรแกรม MATLAB และไมโครคอนโทรเลอร์ สามารถประมาณทิศทางการหมุนใน 3 แกน มีค่าความคลาดเคลื่อนต่ำสุดที่ 0.4773 เปอร์เซ็นต์ ในสถานะคงที่