Docking autonomous robots in passive docks withInfrared sensors and QR codes

International audienceIn this paper, we describe an inexpensive andeasy to deploy docking solution in passive charging docks forautonomous mobile robots. The objective is to achieve long-termautonomous robots within an experiment test-bed. We propose tocombine the use of QR codes as landmarks and Infrared distancesensors. The relative size of the lateral edges of the visual patternis used to position the robot in relation with the dock. Infrareddistance sensors are then used to perform different approachingstrategies depending on the distance. Experiments show that theproposed solution is fully operational and robust. Not to relyexclusively on visual pattern recognition avoids potential errorsinduced by camera calibration. Additionally, as a positive sideeffect, the use of Infrared sensors allows the robot to avoidobstacles while docking. The finality of such an approach isto integrate these robots into the FIT IoT Lab experimentaltestbed which allows any experimenter to book wireless resourcessuch as wireless sensors remotely and to test their own code.Wifibots holding wireless sensors will be integrated as additionalreservable resources of the platform to enlarge the set of possibleexperimentations with mobile entities

Метод оценки времени беспроводной передачи энергетических ресурсов между двумя роботами

Энергоемкость аккумуляторов, применяемых в качестве основного источника питания в мобильных робототехнических средствах, определяет время автономной работы робота. Для планирования выполнения группой робототехнических средств задач с точки зрения затрат времени актуально учитывать время, в течение которого заряжается аккумулятор каждого отдельного робота. При использовании беспроводной передачи энергии это время зависит от эффективности системы передачи энергии, а также от мощности передающей части системы, необходимой для пополнения энергоемкости. В настоящей работе предлагается метод оценки времени передачи энергетических ресурсов между двумя роботами с учетом данных параметров. Предлагаемый метод учитывает применение алгоритма конечного позиционирования роботов, оценку линейных смещений между роботами, включает вычисление эффективности, а также определение времени подзарядки с учетом параметров, полученных на предыдущих этапах метода. Алгоритм конечного позиционирования роботов использует алгоритмы обработки данных системы технического зрения робота для поиска реперных маркеров и определения их пространственных характеристик для обеспечения конечного позиционирования мобильных робототехнических платформ. Данные характеристики также применяются для определения линейных смещений между роботами, от которых зависит эффективность передачи энергии. Для ее определения в методе используется математическая модель энергетических характеристик системы беспроводной передачи энергии и полученные линейные смещения. На последнем этапе метода вычисляется время подзарядки аккумулятора мобильного робота с учетом данных с предыдущих этапов. Применение предложенного метода для моделирования позиционирования роботов в некотором наборе точек рабочего пространства позволит уменьшить временные затраты на зарядку аккумулятора робота при использовании беспроводной передачи энергии. В результате моделирования было определено, что передача энергетических ресурсов между роботами происходило с эффективностью в диапазоне от 58,11% до 68,22%, а также из 14 точек позиционирования были определены 3 с наименьшим временем передачи энергии

Метод оценки времени беспроводной передачи энергетических ресурсов между двумя роботами

The energy capacity of the batteries used as the main power source in mobile robotic devices determines the autonomous operation of the robot. To plan the execution of tasks by a group of robotic tools in terms of time consumption, it is important to take into account the time during which the battery of each individual robot is charged. When using wireless power transfer, this time depends on the efficiency of the power transfer system, on the power of the transferring part of the system, as well as on the level of charge required to recharge. In this paper, we propose a method for estimating the time of transfer of energy resources between two robots, taking into account these parameters. The proposed method takes into account the application of the algorithm for the final positioning of robots, the assessment of linear offsets between robots, includes the calculation of efficiency, as well as the determination of the battery charge time, taking into account the parameters obtained at the previous stages of the method. The final positioning algorithm for robots uses algorithms for processing data from a robot vision system to search for fiducial markers and determine their spatial characteristics to ensure the final positioning of mobile robotic platforms. These characteristics are also used to determine the linear offsets between robots, on which the efficiency of energy transfer depends. To determine it, the method uses a mathematical model of the energy characteristics of the wireless power transfer system and the obtained linear offsets. At the last stage of the method, the time for charging the battery of the mobile robot is calculated, taking into account the data from the previous stages. Application of the proposed method to simulate the positioning of robots in a certain set of points in the working space will reduce the time spent on charging the robot battery when using wireless power transfer. As a result of the simulation, it was determined that the transfer of energy resources between robots took place with an efficiency in the range from 58.11% to 68.22%, and out of 14 positioning points, 3 were identified with the shortest energy transfer time.Энергоемкость аккумуляторов, применяемых в качестве основного источника питания в мобильных робототехнических средствах, определяет время автономной работы робота. Для планирования выполнения группой робототехнических средств задач с точки зрения затрат времени актуально учитывать время, в течение которого заряжается аккумулятор каждого отдельного робота. При использовании беспроводной передачи энергии это время зависит от эффективности системы передачи энергии, а также от мощности передающей части системы, необходимой для пополнения энергоемкости. В настоящей работе предлагается метод оценки времени передачи энергетических ресурсов между двумя роботами с учетом данных параметров. Предлагаемый метод учитывает применение алгоритма конечного позиционирования роботов, оценку линейных смещений между роботами, включает вычисление эффективности, а также определение времени подзарядки с учетом параметров, полученных на предыдущих этапах метода. Алгоритм конечного позиционирования роботов использует алгоритмы обработки данных системы технического зрения робота для поиска реперных маркеров и определения их пространственных характеристик для обеспечения конечного позиционирования мобильных робототехнических платформ. Данные характеристики также применяются для определения линейных смещений между роботами, от которых зависит эффективность передачи энергии. Для ее определения в методе используется математическая модель энергетических характеристик системы беспроводной передачи энергии и полученные линейные смещения. На последнем этапе метода вычисляется время подзарядки аккумулятора мобильного робота с учетом данных с предыдущих этапов. Применение предложенного метода для моделирования позиционирования роботов в некотором наборе точек рабочего пространства позволит уменьшить временные затраты на зарядку аккумулятора робота при использовании беспроводной передачи энергии. В результате моделирования было определено, что передача энергетических ресурсов между роботами происходило с эффективностью в диапазоне от 58,11% до 68,22%, а также из 14 точек позиционирования были определены 3 с наименьшим временем передачи энергии

Overview of Battery Monitoring and Recharging of Autonomous Mobile Robot

Mobile robots should be capable of operating with a great degree of autonomy to operate in real social environments. Mobile robotic systems draw power from batteries which have a limited power life. This poses a greater challenge for an autonomous robot. Monitoring the status of the battery power in the robot is therefore important for autonomous robotic systems. Docking and recharging are crucial abilities of autonomous mobile robot to ensure its performance. In this paper, the focus of attention is on the significance of power monitoring for long-term operation of autonomous robots and power estimation and auto-recharging. This paper attempts to brief about a literature review of complete solution for docking methods and recharging the battery of a mobile robot. Major progress is being done on both technology and exploitation of docking mechanism and recharging without any human intervention. This review paper gives the overview of related work in terms of immediate challenges for true energy autonomy in mobile robots with respect to battery technology, power estimation and auto recharging

IR Based Auto-Recharging System for Autonomous Mobile Robot

As autonomous mobile robots are progressively utilized for appropriated missions, a significant issue that should be tackled is the autonomous recharging problem. The robots can be recharged by planning and arranging effectively to maximize its working efficiency. This paper presents the implementation of automatic docking robot with docking strategy and recharging capabilities. The robot is programmed using an algorithm which will guide the robot to move around in a square path of 30 inch by 30 inch continuously. While the robot is performing its assigned task, the battery remaining voltage is monitored by voltage detection module. When the battery voltage reaches threshold value of less than 12V, the microcontroller commands the robot to go back to the docking station for recharging autonomously. This system uses IR receiver sensor in front of the robot and IR transmitter sensor near docking station. The active IR transmitter sensor which transmit infrared signal located near docking area serves as landmark in guiding robot towards docking area. The robot scans the transmitted IR signal from the sensor transmitter only when it needs to charge its battery, if detected it will take the path of charging station. Once the robot approaches the charging station with the required orientation, it connects to the supply terminals for charging. The data related to battery charging voltage is transmitted by microcontroller through Bluetooth HC-05 to PLX DAQ software tool in PC stores it in the Excel sheet as the data arrive. Once the battery is fully charged the robot moves back to continue its original task