ПНИПУ: Математическая электромеханическая модель сорбционного оптоволоконного датчика

Продукт
Разработчики: ПНИПУ Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет
Дата премьеры системы: 2022/12/01
Отрасли: Электротехника и микроэлектроника
Технологии: Робототехника

Основная статья: Роботы (робототехника)

2022: Газоаналитические датчики для применения в системах «обоняния» человекоподобных роботов

1 декабря 2022 года Пермский Политех сообщил о том, что широкое применение получили газоаналитические датчики, с помощью которых можно определять химический состав смеси. В частности, их используют в системах контроля технологических процессов и защиты окружающей среды. Ученые аэрокосмического факультета Пермского Политеха создали математическую электромеханическую модель сорбционного оптоволоконного датчика, который позволит эффективно «чувствовать» – определять наличие и содержание запахов в окружающей среде на протяженных расстояниях. Разработка найдет применение в системах «обоняния» человекоподобных роботов.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Пермского края.

«
В качестве датчиков для газовых смесей чаще всего используют магнитные, термометрические, электрические, оптические и биосенсорные устройства. Было предложено создать оптоволоконный пьезоэлектролюминесцентный датчик со специальным внешним слоем для избирательного «поглощения» анализируемых веществ из газовой смеси. Это позволит мониторить протяженные пространства и измерять концентрации химических веществ на поверхностях длинномерных нефтегазовых объектов. Например, разработку можно применять для индикации возможных утечек на магистральных трубопроводах при доставке газообразных и жидких сред от места их добычи до потребителя,
рассказал руководитель проекта, профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций Пермского Политеха, доктор физико-математических наук, Андрей Паньков.
»

По словам ученых, информативный световой сигнал возникает в датчике за счет механолюминесцентного эффекта – результата взаимодействия электролюминесцентного и пьезоэлектрического слоев датчика в режиме контролируемых микровибраций в заданном диапазоне частот. Он несет в себе важную информацию об изменении частоты колебаний при «поглощении» веществ.

Исследователи определили «спектр поглощения» – характеристику, которая отражает распределение вещества по длине датчика с помощью специального алгоритма. Его ученые измерили по интенсивности свечения оптоволокна. С помощью численного моделирования разработчики из Пермского Политеха выявили свойства датчика, рассчитали информативные изменения резонансных частот и форм колебаний с учетом «поглощения» веществ и увеличения плотности внешнего слоя устройства.

Разработку можно использовать в системах «очувствления» человекоподобных роботов, наделяя их «обонянием». Она также повысит точность измерения химического состава газовой смеси, в частности, при контроле технологических процессов. Технология позволит проводить дистанционный мониторинг окружающей среды и определять вредные вещества в воздухе на протяженных участках. Это поможет диагностировать даже незначительные утечки газов и жидкостей из поврежденных трубопроводов.



Подрядчики-лидеры по количеству проектов

За всю историю
2021 год
2022 год
2023 год
Текущий год

  Promobot (Промобот) (31)
  Яндекс (Yandex) (14)
  Cognitive Pilot (Когнитив Роботикс) (14)
  Nvidia (Нвидиа) (11)
  Сбербанк (10)
  Другие (510)

  ABB Group (7)
  Promobot (Промобот) (4)
  АББ Россия (ABB) (3)
  Ростелеком (3)
  IPavlov (Айпавлов) (2)
  Другие (59)

  Яндекс (Yandex) (2)
  Московский центр инновационных технологий в здравоохранении (2)
  Mains Lab (Мэйнс Лаборатория) (2)
  PKG s.r.l. (1)
  МТС ИИ, MTS AI (Центр искусственного интеллекта МТС) (1)
  Другие (45)

  Департамент информационных технологий Москвы (ДИТ) (2)
  Fora Robotics (Фора Роботикс) (2)
  Яндекс (Yandex) (2)
  Инфосистемы Джет (2)
  Яндекс.Облако (Yandex Cloud) (2)
  Другие (46)

  Наносемантика (Nanosemantics Lab) (2)
  Сбер Бизнес Софт (2)
  Авантелеком (2)
  Синимекс (Cinimex) (2)
  Университет Иннополис (2)
  Другие (56)

Распределение вендоров по количеству проектов внедрений (систем, проектов) с учётом партнёров

За всю историю
2021 год
2022 год
2023 год
Текущий год

  Promobot (Промобот) (10, 32)
  ABB Group (8, 23)
  Cognitive Pilot (Когнитив Роботикс) (3, 21)
  Cognitive Technologies (Когнитивные технологии) (1, 21)
  Яндекс (Yandex) (2, 11)
  Другие (594, 144)

  ABB Group (2, 11)
  Promobot (Промобот) (2, 4)
  Cognitive Pilot (Когнитив Роботикс) (1, 2)
  Gaskar Group (Гаскар Интеграция) (1, 2)
  Ronavi Robotics, Ронави Роботикс (ранее Ронави логистические системы) (1, 2)
  Другие (10, 11)

  Транспорт будущего (2, 1)
  Бирюч-НТ Инновационный Центр (2, 1)
  Эфко ГК (2, 1)
  Smart Meal Service (Смарт Мил Сервис) (1, 1)
  YaCuAi (1, 1)
  Другие (13, 13)

  Fora Robotics (Фора Роботикс) (1, 2)
  Яндекс (Yandex) (1, 1)
  Aripix Robotics (Арипикс Роботикс) (1, 1)
  Rozum Robotics (Розум Роботикс) (1, 1)
  Роботех (Robotech) (1, 1)
  Другие (5, 5)

  Pudu Robotics (Pudu Technology) (1, 2)
  Яндекс (Yandex) (1, 2)
  Геоскан (Geoscan) (1, 1)
  Intuitive Surgical (1, 1)
  Unitree Robotics (1, 1)
  Другие (1, 1)

Распределение базовых систем по количеству проектов, включая партнерские решения (проекты, партнерские проекты)

За всю историю
2021 год
2022 год
2023 год
Текущий год

  Promobot - 28 (26, 2)
  Cognitive Agro Pilot Система автоматического вождения - 21 (21, 0)
  ABB IRB Промышленные роботы - 19 (19, 0)
  Искусственный интеллект (ИИ, Artificial intelligence, AI) - 16 (0, 16)
  Da Vinci (робот-хирург) - 11 (11, 0)
  Другие 102

  ABB IRB Промышленные роботы - 8 (8, 0)
  Promobot - 5 (4, 1)
  YuMi (Мобильный коллаборативный робот) - 4 (4, 0)
  Cognitive Agro Pilot Система автоматического вождения - 2 (2, 0)
  Ronavi Robotics: H-серия Роботы для обслуживания складов - 2 (2, 0)
  Другие 8

  YaCuAi Робот Unit - 1 (1, 0)
  Роббо Класс - 1 (1, 0)
  NTR Robotics (БПЛА для закрытых пространств) - 1 (1, 0)
  Gaskar Group Hive Автономные дронопорты - 1 (1, 0)
  Искусственный интеллект (ИИ, Artificial intelligence, AI) - 1 (0, 1)
  Другие 7

  For-1 Антропоморфный робот - 2 (2, 0)
  МИСиС и 3D Bioprinting Solutions: 3D-биопринтер в виде роборуки для применения в операционной in situ - 1 (1, 0)
  Aripix A1 Робот-манипулятор - 1 (1, 0)
  Robotech: RP-серия Роботы-паллетайзеры - 1 (1, 0)
  Яндекс: Складские роботы - 1 (1, 0)
  Другие 1

  Яндекс.Ровер - 2 (2, 0)
  Pudu CC1 Робот-уборщик - 2 (2, 0)
  Искусственный интеллект (ИИ, Artificial intelligence, AI) - 1 (0, 1)
  Роботы КиберСклад - 1 (1, 0)
  Da Vinci (робот-хирург) - 1 (1, 0)
  Другие -1