หุ่นยนต์เด็กปั๊ม ระบบชาร์จเร็วสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า พัฒนาโดย TU Graz

ทำออกมาแล้ว ต้นแบบระบบชาร์จไฟฟ้าความเร็วสูงที่ควบคุมการทำงานด้วยหุ่นยนต์ เพื่อเตรียมความพร้อมบริการยุคยานยนต์ไฟฟ้าในอนาคต สามารถชาร์จไฟฟ้าให้กับรถที่จอดอยู่ในตำแหน่งที่ต่างกันได้ตามลำดับ เป็นผลงานจากคณะวิจัย TU Graz ประเทศออสเตรีย และผู้ร่วมพัฒนาในภาคอุตสาหกรรม

ความต้องการยานยนต์ไฟฟ้าทั่วโลก ถูกคาดการณ์ไว้ว่าจะพุ่งขึ้นสูงลิ่วในปี ค.ศ. 2025 จะมีจำนวนยานยนต์จดทะเบียนใหม่มากถึง 25 ล้านคันต่อปี ด้วยเหตุนี้จึงมีความจำเป็นที่จะต้องหาวิธีการทางเทคนิคใหม่ๆ มารองรับโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จไฟฟ้า ซึ่งการชาร์จนั้นควรจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเท่าที่ทำได้ และให้บริการยานยนต์ด้วยจำนวนมากเท่าที่จะทำได้ โดยที่คนขับไม่ต้องเข้ามาเกี่ยวข้อง

ในตอนนี้คณะวิจัย Institute of Automotive Engineering จาก TU Graz ได้พัฒนาระบบชาร์จผ่านทางตัวนำ (conductive) โดยอัตโนมัติ กล่าวอย่างง่าย นี่คือ ระบบหุ่นยนต์ที่มีพื้นฐานของเคเบิล และเป็นครั้งแรกที่สามารถชาร์จได้อย่างต่อเนื่องให้กับยานยนต์แต่ละคันที่วิ่งเข้ามาสู่พื้นที่การชาร์จหลังจากที่คันหนึ่งชาร์จเสร็จแล้ว

ระบบการชาร์จที่ให้ความสะดวกสบายนี้ได้รับการออกแบบเพื่อใช้กับปลั๊กชาร์จมาตรฐาน (แบบ CCS) นั่นหมายความว่า ระบบนี้ไม่มีข้อกำหนดเฉพาะใดๆ ที่จะต้องมาปรับแต่งยานยนต์

สำหรับผู้ร่วมพัฒนาโครงการนี้ คือ BMW AG ที่มีสำนักงานใหญ่ในเมือง Munich ประเทศเยอรมนี, MAGNA Steyr Engineering Graz, Linz-based automation specialists KEBA และ the Austrian Society of Automotive Engineers (ÖVK) กรุงเวียนนา ประเทศออสเตรีย

ในตอนแรกของการพัฒนา ทีมงานมุ่งแก้ปัญหาการชาร์จยานยนต์ให้ได้หลายๆ คันอย่างต่อเนื่องหลังจากที่ชาร์จคันหนึ่งไปแล้ว โดยทั้งหมดนี้เป็นการทำงานแบบอัตโนมัติภายในสถานีชาร์จด้วยหุ่นยนต์ และไม่ต้องปรับแต่งส่วนใดๆ ของยานยนต์เพื่อให้เข้ากับระบบชาร์จ

ความท้าทายที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของการพัฒนาระบบนี้ คือ การทำให้หุ่นยนต์รู้จักช่องเสียบชาร์จ (charging socket) ได้เอง ความสามารถนี้เกี่ยวข้องเทคโนโลยีกล้องที่มีความซับซ้อน มีการสร้างโปรแกรม และเทคโนโลยีรวมเซนเซอร์ (integrating sensor technology) เพื่อการระบุตำแหน่งที่ถูกต้อง รวมทั้งการระบุประเภทของยานยนต์ และช่องเสียบชาร์จ ซึ่งต้องใช้เทคนิคการจัดวางกล้องต่างๆ เอาไว้อย่างเหมาะสม จึงสามารถรู้ถึงตำแหน่งและชนิดของช่องเสียบชาร์จ และแจ้งให้หุ่นยนต์รู้ว่าปลั๊กที่จะเสียบสายชาร์จนั้นอยู่ตรงไหน

นอกจากนี้ ยังมุ่งออกแบบเซนเซอร์และหุ่นยนต์ชาร์จด้วยแนวทางที่เหมาะสมต่อการนำไปใช้งานกับยานยนต์หลากหลายแบบ และอยู่ในตำแหน่งการจอดที่ต่างกันได้ โดยไม่จำเป็นต้องปรับแต่งส่วนใดๆ ของยานยนต์ ความหมายก็คือ ระบบสามารถทำงานกับปลั๊กชาร์จมาตรฐานได้ทั้งหมด เพื่อการแก้ปัญหาเหล่านี้ คณะวิจัยจึงคิดค้นระบบแมคาทรอนิกที่มีความซับซ้อนขึ้นมาใหม่ ประกอบไปด้วย เซนเซอร์, การเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ (robot kinematics) และองค์ประกอบการควบคุมหุ่นยนต์

จากความสามารถในการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้ตามลำดับหลังจากที่ขับรถเข้ามาในสถานีชาร์จแล้ว ทำให้ปัญหาที่เกี่ยวเนื่องกับตำแหน่งการจอดของยานยนต์ในสถานีชาร์จหมดไป ดังนั้นระบบนี้จึงทำงานได้แม้กระทั่งยานยนต์ที่ไม่ได้จอดอยู่ตรงตำแหน่งจริง ส่วนจุดเด่นอื่นๆ คือ หุ่นยนต์สามารถทำงานในสภาพแวดล้อมต่างๆ ภายในอาคารที่ไม่ซับซ้อนนัก รวมทั้งภายนอกอาคารก็ได้เช่นกัน

เทคโนโลยีการชาร์จที่พัฒนาขึ้นใน Graz เป็นการออกแบบให้ชาร์จที่ความจุสูง สามารถจ่ายกำลังได้อย่างเพียงพอต่อการวิ่งได้ในระยะไกล โดยที่การชาร์จล่าสุดนี้้ใช้เวลาเพียงไม่กี่นาที การชาร์จที่ความจุสูง (high-capacity) ดังกล่าวจำเป็นต้องอาศัยนวัตกรรมปลั๊กและเคเบิลที่มีการหล่อเย็นด้วยของเหลว ซึ่งสามารถต่อเข้ากับยานยนต์ได้ง่ายโดยการใช้ระบบชาร์จเร็วที่ควบคุมด้วยหุ่นยนต์ เทคโนโลยีนี้จึงเป็นวิธีการสำหรับการจอดโดยอัตโนมัติและชาร์จสำหรับยานยนต์ไฟฟ้าในอนาคต

ชมวิดีโอ การทำงานของระบบชาร์จเร็วสำหรับยานยนต์ไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยหุ่นยนต์

ที่มา: TU Graz

ต้นแบบระบบชาร์จร่วมความเร็วสูง-หุ่นยนต์ควบคุมสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า พัฒนาโดยคณะวิจัยจาก TU Graz และผู้ร่วมพัฒนาจากภาคอุตสาหกรรม
Photo Credit: FTG – TU Graz
ระบบชาร์จที่ให้ความสะดวกสบาย ออกแบบให้เป็นปลั๊กชาร์จมาตรฐาน (แบบ CCS) นั่นหมายความว่า ไม่มีข้อกำหนดเฉพาะใดๆ ที่จะต้องมาปรับแต่งยานยนต์
Photo Credit: FTG – TU Graz
ต้นแบบระบบชาร์จร่วมความเร็วสูง-หุ่นยนต์ควบคุมสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า สามารถชาร์จให้กับรถในตำแหน่งจอดต่างๆ ได้ตามลำดับ
Photo Credit: FTG – TU Graz