द फ्यूचर: ऑटोनॉमस रोबोटिक हल ग्रूमिंग

रोबोट उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस को स्वायत्त पतवार तैयार करना। फोटो सौजन्य ग्रीनशी सिस्टम

दो साल की ग्रूमिंग। 6in x 12in लेपित पैनल साप्ताहिक (शीर्ष) तैयार किए गए पैनलों की तुलना में (नीचे) बचे हुए हैं। फोटो सौजन्य ग्रीनशी सिस्टम

घाट पर एक छोटे से जहाज पर रोबोट को तैयार करना जैसा कि एक अन्य संवारने वाले वाहन द्वारा किया गया है। फोटो सौजन्य ग्रीन्सिया सिस्टम

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जहाज पतवार जैव ईंधन का बेड़े की तत्परता, जहाज के प्रदर्शन, लागत और पर्यावरण पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। बायोफ्लिंग के परिणामस्वरूप हाइड्रोडायनामिक ड्रैग में वृद्धि होती है जिसके परिणामस्वरूप ईंधन का अधिक उपयोग होता है और प्रति हाइड्रॉलिक रूप से चिकनी पतवार की तुलना में अधिक दूरी पर उत्सर्जन होता है। शुल्त्स, एट अल द्वारा एक अध्ययन। यूएस नेवी DDG-51 श्रेणी के जहाज, FR-30 की विशिष्ट फ़ॉउलिंग रेटिंग (FR) पाई गई, जो कि हाइड्रॉलिक-स्मूद DDG-51 पर ईंधन की खपत को 10.3% बढ़ाती है। परिणामों से पता चला कि FR-20 के लिए इस फ़ॉउलिंग रेटिंग को कम करने से $ 340K प्रति जहाज की बचत होगी और डबल से अधिक होने पर, जब पतवार को FR-10 की फाउलिंग रेटिंग में रखा गया था, तो अमेरिकी नौसेना को सालाना $ 800K प्रति हवेल की बचत हुई। और जब व्यावसायिक जहाजों पर इस तरह के अध्ययन लगभग न के बराबर होते हैं, तो फाउलिंग के समान आर्थिक प्रभाव निश्चित हैं। हाल ही में आई एक रिपोर्ट में EMMA MAERSK, एक 397m कंटेनर पोत का उल्लेख किया गया है, जिसका अनुमान है कि बायोफ्लिंग में खोए हुए प्रणोदक ईंधन में प्रति दिन लगभग $ 20K खर्च होता है।

फाउलिंग का आर्थिक प्रभाव महंगा पारंपरिक सफाई और रोकथाम गतिविधियों के कारण भी है। 2016 में यूएस कोस्ट गार्ड द्वारा किए गए एक अध्ययन में, जहाज के पतवार से प्रकाश जैव ईंधन को हटाने की लागत $ 0.33 प्रति फीट 2 (लगभग $ 3.55 प्रति एम 2) निर्धारित की गई थी। उस अनुमान के आधार पर, डीडीजी -51 से पूर्ण जैव-ईंधन निष्कासन $ 10k से अधिक चलेगा, जबकि एक पानमैक्स श्रेणी के कंटेनर जहाज से जैव-ईंधन को हटाने की लागत $ 98K से अधिक होगी। ये अनुमान पारंपरिक सफाई के तरीकों के लिए हैं, जो एंटी-फॉलिंग के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले एब्लेटिव कोटिंग्स को नीचा दिखाते हैं, जो हर कुछ वर्षों में एक बार फिर से कोटिंग के लिए ड्राई-डॉकिंग की ओर जाता है। ड्राई-डॉकिंग एक बड़ा जहाज $ 1M- $ 2M जितना चल सकता है।

फ्यूलिंग में महत्वपूर्ण पर्यावरणीय प्रभाव भी हैं, जो ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन से जुड़े हुए हैं, जो पानी की सफाई से निकलने वाले विषाक्त पदार्थों में ईंधन की बढ़ती लागत से जुड़े हैं। बहुत से देशों को अब पोर्ट में रहते हुए पानी की सफाई या इसमें रोक लगाने की आवश्यकता होती है। फाउल्ड हल्स को साफ करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली पारंपरिक, गहन सफाई प्रक्रियाएं ऑपरेशन के लिए महंगी, अक्षम हैं, पतवार कोटिंग के लिए हानिकारक हैं, और पर्यावरण की दृष्टि से अस्वीकार्य हैं। प्रतिक्रियाशील गहन सफाई प्रक्रिया का एक विकल्प छोटे पतले ब्रश के साथ कोमल ब्रश द्वारा जहाज पतवार कोटिंग पर विकास का नियमित और पूरी तरह से विघटन है। मासिक दंत चिकित्सक की यात्रा और वार्षिक रूट कैनाल से बचने के लिए प्रतिदिन एक दांत को ब्रश करने के लिए इस प्रक्रिया को पतवार संवारने के लिए कहा जाता है। फ्लोरिडा इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के सेंटर फॉर करप्शन एंड बायोफ्लिंग कंट्रोल (FIT CCBC) में डॉ। जियोफ्रे स्वैन के नेतृत्व में अनुसंधान ने पतवार तैयार करने की पद्धति और अभ्यास का बीड़ा उठाया है, यह प्रदर्शित करते हुए जैव ईंधन को नियंत्रित करने के लिए एक लागत प्रभावी अभ्यास है, जबकि बहुत कम विषाक्त पदार्थों को जारी करते हुए। सफाई की तुलना में पानी में। क्योंकि पतवार को केवल हल्के ढंग से ब्रश करने से जहाज पतवार टूट जाता है और कोटिंग नहीं हटती है, इसलिए आवश्यक नहीं है और मूल कोटिंग का जीवन बढ़ाया जाता है, जिससे महंगी सूखी डॉकिंग के बीच की अवधि बढ़ जाती है। इसके अतिरिक्त, पतवार को हल्के वजन वाले ब्रश से किया जाता है जिससे जहाज पतवार पर बहुत कोमल संपर्क होता है। यह हाथ से पकड़े गए ब्रशों को अनुमति देता है जो आसानी से गोताखोरों द्वारा संचालित किए जा सकते हैं या यहां तक कि ब्रश उपकरण भी हैं जो छोटे पतवार-रेंगने वाले रोबोटों द्वारा संचालित किए जा सकते हैं। एक सफाई उपकरण को लॉन्च करने और पुनर्प्राप्त करने के लिए भारी उपकरणों की आवश्यकता की कमी, आगे लागत-लाभ को जोड़ती है।

काम पर वाहन तैयार करना। फोटो सौजन्य ग्रीनशी सिस्टम

हालांकि, प्रभावी होने के लिए, पतवार को सप्ताह में एक बार या इससे अधिक नियमित रूप से किया जाना चाहिए और पूरी तरह से होना चाहिए, जिससे कोई भी खराबी या चूक नहीं होगी। (दांत ब्रश करने की पिछली उपमा के साथ जारी रखते हुए, सभी ब्रश करने की कल्पना करें, लेकिन कुछ दांत - एक दंत चिकित्सक की यात्रा आपके भविष्य में है।) पतवार तैयार करने के लिए नियमितता और पूरी तरह से आवश्यकताएं व्यवहार्यता को चुनौती देती हैं। उदाहरण के लिए, डीडीजी -51 श्रेणी के जहाज में अमेरिकी नौसेना के बेड़े का लगभग 22% और संख्या में लगभग 22% गीला क्षेत्र है। सप्ताह में एक बार अमेरिकी नौसेना के बेड़े के इस हिस्से के कुल गीले क्षेत्र को तैयार करना रोबोटिक साधनों के बिना आर्थिक रूप से निषेधात्मक है। यहां तक कि एक रोबोट समाधान के साथ, एक छोटे से रोबोट का उपयोग करने और संवारने वाले रास्तों के 50% ओवरलैप सुनिश्चित करने पर जहाज को तैयार करने का समय प्रति जहाज 15 घंटे से अधिक हो सकता है।

पिछले दशक में कई प्रयासों ने एक रोबोट संवारने की क्षमता को आगे बढ़ाने में योगदान दिया है। इन प्रयासों ने सिद्ध टूलिंग, ग्रूमिंग विधियों, रोबोटिक प्लेटफ़ॉर्म, गुणवत्ता आश्वासन प्रक्रियाओं और गैर-चुंबकीय लगाव विधियों का उत्पादन किया है ताकि रोबोटों को एक जहाज पतवार के साथ क्रॉल करने की अनुमति मिल सके। फिर भी, लगभग एक दशक के शोध के बाद और 15 से कम व्यावसायिक रूप से उपलब्ध "हल की सफाई करने वाले रोबोट" के रूप में, क्या हमारे पास अभी भी एक समाधान नहीं है जो जहाज पति समुदाय द्वारा अपनाने के लिए वास्तव में तैयार है? इसका कारण रोबोटिक्स जितना पुराना है। जब तक रोबोट न्यूनतम ऑपरेटर इनपुट के साथ अपेक्षित रूप से कार्य कर सकता है और जब तक मानव-रोबोट संबंध इष्टतम नहीं होता है, तब तक एक रोबोट नौकरी के लिए लागू नहीं होता है।
एक कार्य करने में सक्षम रोबोट तीन प्राथमिक विचारों पर निर्भर करता है: नेविगेशन, नियंत्रण और संचार। नेविगेशन: क्या रोबोट सही तरीके से जान सकता है कि यह पर्यावरण में कहां है और इसे कहां पहुंचाना है? नियंत्रण: क्या रोबोट कार्य के लिए सटीक रूप से युद्धाभ्यास कर सकता है और संचालित कर सकता है? संचार: क्या हम सार्थक रूप से रोबोट को अपनी आज्ञा दे सकते हैं और रोबोट की स्थिति की व्याख्या कर सकते हैं? इनमें से किसी भी विचार के लिए पूरी तरह से प्रदान करने में विफलता एक इष्टतम रोबोट समाधान को रोकती है। यह हम महसूस करते हैं, यही कारण है कि एक पतवार तैयार रोबोट समाधान अभी तक वितरित नहीं किया गया है।

ग्रीनसी सिस्टम्स, इंक।, समुद्री रोबोटिक्स के लिए उन्नत नेविगेशन, नियंत्रण और स्वायत्तता समाधान में विशेषज्ञता वाली एक सॉफ्टवेयर कंपनी, पतवार संवारने के लिए एक इष्टतम रोबोट समाधान का पता लगाने के लिए 2017 में एफआईटी सीसीबीसी से पतवार-ग्रूमिंग टीम के साथ भागीदारी की। अमेरिकी नौसेना के नौसेना अनुसंधान कार्यालय से फंडिंग के साथ, ग्रीनेसा और सीसीबीसी एफआईटी टीम ने 2018 में एक प्रोटोटाइप रोबोट प्रणाली को मैदान में उतारा जो कि बहुत कम ऑपरेटर इनपुट के साथ एक जहाज की पतवार को स्वायत्त रूप से तैयार कर सकता है, जबकि 0.15m से कम की ऑन-हूल स्थिति सटीकता प्रदान करता है आरएमएस। इस प्रोटोटाइप प्रणाली ने Greensea द्वारा विकसित एक मार्गदर्शन और नियंत्रण प्रणाली और FIT CCBC द्वारा विकसित एक ग्रूमिंग ब्रश टूल के साथ सुसज्जित एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ROV प्रणाली का उपयोग किया।
नेविगेशन समाधान के साथ, Greensea ने अपने उन्नत मिशन योजना और स्वायत्त सॉफ़्टवेयर मॉड्यूल का उपयोग किया जो दूरस्थ रूप से संचालित वाहनों (ROV) के लिए उपयोग किया जाता है। ये OPENSEA सॉफ्टवेयर मॉड्यूल दूल्हे को एक क्षेत्र निर्दिष्ट करने, संवारने की योजना बनाने और एक स्वायत्त संवारने के संचालन को क्रियान्वित करने के लिए उपकरण और क्षमताएं प्रदान करते हैं। ऑपरेटर बिना विषय विशेषज्ञ (SME) के पर्यवेक्षक के रूप में देखरेख कर सकता है या वाहन को बिना संचालन के संचालन के लिए अकेला छोड़ सकता है। इस प्रक्रिया की व्यवहार्यता के लिए रोबोट की सौंदर्य प्रक्रिया में स्वायत्तता की भूमिका महत्वपूर्ण है क्योंकि जहाज के पतवार पर 100% कवरेज सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक समय है।

पतवार संवारने वाले रोबोट के लिए नेविगेशन और स्वायत्तता की क्षमता प्रदान करने के लिए, ग्रीनेसा ने ओपेनसेवा, अपने ओपन आर्किटेक्चर सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म का लाभ उठाया। स्वायत्त पतवार ग्रूमिंग रोबोट जहाज की पतवार पर रोबोट की स्थिति के बारे में सुविधा-आधारित जागरूकता प्रदान करने के लिए एक जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली और एक मल्टीबीम सोनार का उपयोग करता है। संपूर्ण पतवार संवारने वाली प्रणाली को एक वाहन-अज्ञेय ट्रेक्टर स्किड में शामिल किया गया है जिसमें नेविगेशन और नियंत्रण प्रणाली, स्वायत्तता, सोनार और ग्रूमिंग टूल शामिल हैं। ग्रूमिंग स्किड आसानी से अधिकांश वाणिज्यिक आरओवी के लिए अनुकूल हो सकता है। Greensea 2019 में एक VideoRay MSS ROV पर सिस्टम का व्यवसायीकरण कर रहा है।

एक्सप्लोसिव ऑर्डनेंस डिस्पोजल (ईओडी) टीमों के लिए ग्रीन्सिया के सॉफ्टवेयर से विकसित एक सहज ज्ञान युक्त ग्राफिकल यूजर इंटरफेस एक तकनीशियन के लिए आवश्यक है, जो हूल ग्रूमिंग प्रक्रिया की योजना बनाने, निष्पादित करने और उसे प्रलेखित करने के लिए आवश्यक है। हल ग्रूमिंग कार्यक्षेत्र, क्षेत्र से ग्रूमिंग ऑपरेशन की योजना बनाने के लिए एक दृश्य प्रदान करता है, बाधा से बचने के लिए सोनार ओवरले, और पूर्ण स्थितिजन्य जागरूकता के लिए वीडियो। स्क्रीन पर ग्राफिकल इंडिकेटर पतवार पर वाहन की प्रगति को रिकॉर्ड करते हैं और ग्रूमिंग स्वाथ दिखाते हैं। कार्यक्षेत्र भी तकनीशियनों को संवारने और योजनाओं को याद रखने, बाधाओं और अवरोधों को हटाने और अभिलेखीय और पुनरावृत्ति के लिए सभी डेटा को लॉग करने की अनुमति देता है।
ग्रीन्सिया का सटीक पतवार सापेक्ष नेविगेशन समाधान पतवार अनुप्रयोगों के लिए स्वायत्त रोबोटों को सक्षम कर रहा है और पानी की सफाई में पतवार को एक वैकल्पिक विकल्प बना दिया है जो लागत प्रभावी और पर्यावरणीय रूप से जिम्मेदार है। ग्रीनेसा 2019 में, स्वायत्त पतवार ग्रूमिंग रोबोट का व्यवसायीकरण कर रहा है, साथ ही साथ नेविगेशन और ग्रूमिंग तकनीक को सक्षम कर रहा है।

फुटनोट: ग्रीन्सिया और एफआईटी सीसीबीसी स्वायत्त पतवार संवारने वाले रोबोट के साथ-साथ नेविगेशन प्रणाली द्वारा उपयोग किए जाने वाले फ़ीचर-आधारित नेविगेशन और स्थानीयकरण तकनीक पर विकास के समर्थन के लिए नौसेना अनुसंधान और DARPA के कार्यालय को धन्यवाद देना चाहते हैं।

लेखक
बेन किन्नन ग्रीनशी सिस्टम्स के संस्थापक और सीईओ हैं, इंक। उन्होंने अपना करियर समुद्री उद्योग में बिताया है और ओपेनेंसा ओपन आर्किटेक्चर सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म बनाया है, जो ग्रीनिया ने समुद्री रोबोटिक्स को आगे बढ़ाने के लिए उपयोग किया है। [email protected]

बेन किन्नमण ग्रीन्सिया सिस्टम्स, इंक के संस्थापक और सीईओ हैं।