Planificación de Ruta de Cobertura Completa para Robots Trepadores de Pared de Aspas de Turbinas Eólicas Basada en Redes Neuronales Inspiradas en la Biología y Modelo de Consumo de Energía
Autores: Chen, Da; Yu, Gang; Huang, Shuchen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Planificación de Ruta de Cobertura Completa para Robots Trepadores de Pared de Aspas de Turbinas Eólicas Basada en Redes Neuronales Inspiradas en la Biología y Modelo de Consumo de Energía
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Energía eólica
Inspección
Mantenimiento
Palas de turbina
Eficiencia
Algoritmo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
El rápido crecimiento en el uso de la energía eólica ha llevado a desafíos significativos en la inspección y mantenimiento de las palas de los aerogeneradores, especialmente a medida que los tamaños de los aerogeneradores aumentan drásticamente y los entornos operativos se vuelven duros e impredecibles. Las palas de los aerogeneradores, siendo los componentes más costosos y propensos a fallos, afectan directamente la estabilidad operativa y la eficiencia energética. Por lo tanto, la inspección eficiente y precisa de estas palas es esencial para garantizar la sostenibilidad y fiabilidad de la producción de energía eólica. Para superar las limitaciones de los métodos de inspección existentes, que sufren de baja precisión de detección e ineficiencia, este documento propone un novedoso algoritmo de planificación de trayectoria de cobertura completa (CCPP) para robots trepadores que operan en las palas de los aerogeneradores. El algoritmo propuesto se dirige específicamente a regiones altamente complejas con variaciones significativas de curvatura, utilizando datos de nubes de puntos 3D para extraer información de altura para la construcción de un mapa de cuadrícula 2.5D. Al desarrollar un modelo de consumo de energía adaptado basado en diversos modos de movimiento del robot, el algoritmo se integra con una red neuronal bioinspirada (BINN) para garantizar una eficiencia energética óptima. A través de simulaciones extensas, demostramos que nuestro enfoque supera a los algoritmos BINN tradicionales, logrando una eficiencia significativamente superior y un menor consumo de energía. Finalmente, los experimentos realizados tanto en un prototipo de robot como en una plataforma de palas de aerogeneradores validan la practicidad y efectividad del algoritmo, mostrando su potencial para aplicaciones en el mundo real en la inspección de aerogeneradores a gran escala.
Descripción
El rápido crecimiento en el uso de la energía eólica ha llevado a desafíos significativos en la inspección y mantenimiento de las palas de los aerogeneradores, especialmente a medida que los tamaños de los aerogeneradores aumentan drásticamente y los entornos operativos se vuelven duros e impredecibles. Las palas de los aerogeneradores, siendo los componentes más costosos y propensos a fallos, afectan directamente la estabilidad operativa y la eficiencia energética. Por lo tanto, la inspección eficiente y precisa de estas palas es esencial para garantizar la sostenibilidad y fiabilidad de la producción de energía eólica. Para superar las limitaciones de los métodos de inspección existentes, que sufren de baja precisión de detección e ineficiencia, este documento propone un novedoso algoritmo de planificación de trayectoria de cobertura completa (CCPP) para robots trepadores que operan en las palas de los aerogeneradores. El algoritmo propuesto se dirige específicamente a regiones altamente complejas con variaciones significativas de curvatura, utilizando datos de nubes de puntos 3D para extraer información de altura para la construcción de un mapa de cuadrícula 2.5D. Al desarrollar un modelo de consumo de energía adaptado basado en diversos modos de movimiento del robot, el algoritmo se integra con una red neuronal bioinspirada (BINN) para garantizar una eficiencia energética óptima. A través de simulaciones extensas, demostramos que nuestro enfoque supera a los algoritmos BINN tradicionales, logrando una eficiencia significativamente superior y un menor consumo de energía. Finalmente, los experimentos realizados tanto en un prototipo de robot como en una plataforma de palas de aerogeneradores validan la practicidad y efectividad del algoritmo, mostrando su potencial para aplicaciones en el mundo real en la inspección de aerogeneradores a gran escala.