Интернет роботизированных объектов с локальной сетью LoRa для телеуправления сельскохозяйственным мобильным роботом с использованием цифрового теневого представления

В неструктурированных сельскохозяйственных полях, где автономная навигация затруднена и требует дополнительных мер безопасности, опыт и знания оператора имеют решающее значение для контроля операций и принятия решений, выходящих за пределы автономных возможностей робота. Локальные сети с беспроводной связью дальнего действия в сочетании с концепциями цифровых двойников представляют собой перспективные решения, которые могут использоваться для телеуправления роботами. Целью данного исследования было продемонстрировать возможность дистанционного контроля мобильного робота в ягодных садах с использованием цифрового теневого представления на расстоянии от 300 до 3000 м, прежде всего для помощи роботу в навигации в сложных ситуациях, таких как разворот в конце ряда. Для этого было создано виртуальное представление робота, отражающее его состояние и действия и позволяющее удалённому оператору эффективно контролировать робота и направлять его. Система включала навигационный контроллер на основе GPS с датчиками предотвращения столкновений, два комплекта передатчиков и ретрансляторов LoRa, среду моделирования с цифровым теневым представлением робота и графический пользовательский интерфейс для удалённого оператора. Информация о состоянии цифрового теневого представления, включая местоположение, ориентацию и расстояния до препятствий, передавалась в виде сообщения через шлюз LoRa и использовалась для обновления траектории реального робота, взаимодействовавшего с операционной системой роботов (Robot Operating System, ROS). Основная исследовательская гипотеза была направлена на проверку качества канала связи LoRa между роботом и оператором, а также надёжности системы управления роботом с акцентом на архитектуру, канал связи и формирование ситуационной осведомлённости. Предварительные результаты показали, что в зависимости от окружающей среды средняя потеря пакетов составляла 12% на расстояниях около 2300 м. Полученные результаты выявляют ряд ключевых технических проблем, которые необходимо решить для создания эффективной системы телеуправления, включая задержку, стабильность и ограниченный радиус действия беспроводной св...