Robótica autónoma integrada en inteligencia artificial para la limpieza y el mantenimiento predictivo de paneles...

Área de la Ciencia:

• Sistemas de energía renovable
• Inteligencia artificial
• La robótica

Sus antecedentes:

• Los sistemas solares fotovoltaicos (PV) se enfrentan a una degradación del rendimiento en regiones polvorientas y de alta temperatura debido a la suciedad y el calentamiento.
• El mantenimiento manual a menudo se retrasa, es ineficiente y requiere mucha mano de obra, lo que afecta el rendimiento energético general.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y evaluar un sistema robótico autónomo integrado con IA para el monitoreo en tiempo real, la detección de fallas y la limpieza inteligente de paneles solares.
• Mejorar el rendimiento de los paneles solares, la eficiencia energética y la resiliencia operativa.

Principales métodos:

• Un sistema híbrido que combina la memoria de corto plazo de la red neuronal convolucional (CNN-LSTM) para la detección de fallas y el aprendizaje de refuerzo de la red Q profunda (DQN) para la limpieza robótica.
• Utilizó drones térmicos y equipados con LiDAR para la detección de fallas y robots terrestres para la limpieza, con el apoyo de Edge AI analytics en Jetson Nano y Raspberry Pi 4B.
• Comunicación IoT basada en MQTT para el intercambio de datos en tiempo real.

Principales resultados:

• Se logró una eficiencia de limpieza promedio del 91,3%, reduciendo la densidad de polvo y restaurando hasta el 31,2% de la producción de energía.
• La detección de fallas de CNN-LSTM alcanzó un 92,3% de precisión; la limpieza de RL redujo el consumo de energía y agua en un 34,9%.
• La latencia de inferencia de borde promedió 47.2 ms, superando el procesamiento de nubes en un 63%; se confirmó una fuerte correlación (r = 0.87) entre el polvo y las anomalías térmicas.

Conclusiones:

• El sistema robótico autónomo impulsado por IA ofrece una solución resistente e inteligente para el mantenimiento proactivo de paneles solares.
• Aprovechar la IA, la robótica y la informática avanzada mejora la eficiencia energética, reduce el trabajo manual y apoya la infraestructura solar inteligente resistente al clima.