ПНИПУ: Робот для диагностики трубопроводов

Основные статьи:

• Роботы (робототехника)
• Сервисные роботы

2023: Разработка конструкции робота, предотвращающего аварии и экокатастрофы

Ученые ПНИПУ разработали конструкцию робота, который поможет предотвращать аварии и экокатастрофы. Об этом 6 октября 2023 года сообщили в Пермском Политехе.

Газовые, нефтяные и трубопроводы городского хозяйства, доступ к которым снаружи затруднен или невозможен, диагностируют с помощью роботов. С развитием технологий повышается точность получаемых результатов и снижается количество аварий и экологических катастроф. Со временем трубопроводы становятся более подверженными износу, коррозии, утечкам и другим повреждениям. При этом те, что имеют сложную форму и малый диаметр, практически не проверяются изнутри робототехническими средствами. Разрушение отводов часто приводит к разгерметизации. Ученые Пермского Политеха создали инновационную конструкцию робота для проверки труб и представили моделирование его движения в последовательно расположенных отводах. Эта разработка, при условии регулярного использования, поможет обеспечить безопасность и продолжительность эксплуатации трубопроводов в несколько раз.

Роботы могут выполнять диагностику в сложных и труднодоступных местах, снижая возможный риск для жизни и здоровья людей, если речь идет, например, о промышленных трубопроводах. Разработка роботов включает в себя использование технологий и методов, таких как системы навигации и позиционирования, датчики и сенсоры, системы коммуникации и машинное обучение. По данным на октябрь 2023 года нет оптимальных методов проектирования и моделирования подобных устройств из-за того, что они представляют сложную динамическую систему.

Механическая конструкция робота содержит несущее основание (корпус), на котором установлена опорная нога с колёсным движителем. Опорные ноги расположены относительно друг друга под углом 60 градусов. Для того чтобы каждая опорная нога имела контакт с внутритрубной поверхностью, мы разработали специальную систему рычагов. Корпус устройства спроектирован таким образом, что может перемещаться в отводах. В качестве контактного элемента выбран движитель колёсного типа, он испытывает наименьшее сопротивление движению, в отличие от других типов движителей, например, гусеничных, объяснил ассистент кафедры оборудования и автоматизации химических производств ПНИПУ Дмитрий Кучев.

После создания конструкции трехмерной модели робота, ученые поэтапно смоделировали ее перемещение по двум последовательно расположенным отводам с радиусом поворота 1,5D и углом 90 градусов. Для этого они провели математические вычисления с использованием дифференциального уравнения Лагранжа (уравнение движения механической системы). Расчеты позволили определить траекторию движения конструкции и показали, что она перемещается беспрепятственно.

Ученые сообщают, что разработка робототехнического устройства уже используется при диагностике трубопроводов теплоснабжения в одном из городов России.