ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
Несмотря на то что аккумуляторная батарея, казалось бы. представляет собой удобное устройство для использования в качестве основного источника питания в подвижном роботе, следует иметь в виду, что здесь может возникнуть множество трудностей, число которых никоим образом не уменьшается, когда батарея используется в домашней обстановке. Например, электролит аккумуляторной батареи может представлять определенную опасность, хотя сейчас имеются полностью закрытые батареи, собранные, например, из герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных элементов.
Аккумуляторная батарея робота должна регулярно заряжаться. Процесс заряда можно представить себе как «питание» робота, и по аналогии с человеком или любым животным здесь существует оптимальная величина заряда — не слишком маленькая и не слишком большая. Поэтому важно максимально автоматизировать операцию заряда и обеспечить роботу, насколько это возможно, наблюдение и контроль за своим собственным зарядом.
Первоначальный заряд аккумуляторной батареи наиболее важен, и поэтому желательно производить его на заводе-изгото- вителе. В начале очередного заряда его скорость может устанавливаться довольно высокой; типичное значение силы зарядного тока составляет 7% от емкости батареи в ампер-часах (т. е. 7 А для батареи на 100 А-ч). Тем не менее, если на заряд отводится больше времени, скорость следует уменьшить, но в любом случае она должна уменьшаться по ходу заряда.
В процессе заряда батареи напряжение на ней будет постепенно нарастать, и следует управлять зарядом путем уменьшения зарядного тока до тех пор, пока напряжение не достигнет установленного значения. Существуют различные методы управления процессом заряда, каждый из которых имеет своих сторонников. Быть может, лучше всего запросить рекомендаций у изготовителей аккумуляторной батареи, которые при выпуске большой партии изделий больше других несут потери в случае применения неудачного способа заряда.
Один из последних методов управления скоростью заряда состоит в использовании контроля газа, выделяющегося при каталитической рекомбинации водорода и кислорода. Сам факт образования таких газов из-за возможности взрыва представляет опасность в домашней обстановке.
Общие требования к аккумуляторной батарее, предназначающейся для робота, очень близки к требованиям, предъявляемым при использовании ее в любом другом подвижном устройстве. Это большой срок службы, незначительность ухудшения свойств батареи, когда она не работает, высокая механическая прочность и способность противостоять вибрациям и ударам, а также эффектам, возникающим при создании слишком большого заряда. Для многих конкретных применений важной характеристикой аккумуляторной батареи является возможность работы в широком диапазоне температур. В общем случае требуется также минимизация массы, габаритов и стоимости. Ясно, что идеальная аккумуляторная батарея еще не создана, но работы по ее созданию чрезвычайно важны для всего будущего робототехники.
Иногда для оптимального использования основного оборудования от робота будет требоваться работа в течение 24 ч ежедневно за исключением коротких перерывов для текущего осмотра и технического обслуживания. В таких случаях батареи питания должны быть сменными и легко заменяемыми.
5.4. БЫСТРЫЙ ЗАРЯД АККУМУЛЯТОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ [8, 9, 10]
В дальнейшем для некоторых применений роботов понадобится быстрый заряд электрических аккумуляторных элементов. Это требование особенно существенно на начальном этапе производства роботов, пока они еще относительно дороги и обладают поэтому ограниченным энергоресурсом. Можно, конечно, заменять аккумуляторные элементы робота таким образом, что он будет продолжать работать, даже если один комплект элементов заря - 94 жается. Однако результаты некоторых недавних работ по быстрому заряду аккумуляторных элементов показали, что совершенно необязательно заменять разряженные аккумуляторные элементы в тех случаях, когда есть возможность сделать короткий перерыв для «заправки» робота.
Когда батарея полностью заряжена, начинается выделение газа. При этом можно обнаруживать возникающее увеличение давления газа и использовать его для управления процессом заряда. Подобным же образом можно использовать увеличение температуры элемента. Другие методы контроля основаны на измерении напряжения на клеммах элемента или на применении довольно дорогостоящего кулонметра.
В одном из успешно применявшихся методов используется вольт-амперная характеристика зарядного устройства. Это устройство позволяет производить заряд зарядным током силой 35 Is (где /3 равно номинальной электрической емкости, деленной на 10 ч), пока напряжение не достигнет некоторой максимальной величины. Затем заряд продолжается меньшим зарядным током силой IJ5 до тех пор, пока напряжение не упадет до некоторой минимальной величины, после чего он производится с более высокой скоростью. Такой способ позволяет осуществить заряд всего лишь за 20 мин вместо обычных 14 ч.
