Регистрация / Вход
Прислать материал

РАЗРАБОТКА РОБОТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ВНУТРЕННЕГО ВИЗУАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Сведения об участнике
ФИО
Кизилов Сергей Александрович
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет им.Т.Ф.Горбачева"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Приборостроение. Радиотехника и электроника
Тема
РАЗРАБОТКА РОБОТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ВНУТРЕННЕГО ВИЗУАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ
Резюме
Исследования относятся к разработкам в области робототехники. Разрабатываемое устройство предназначено для визуального внутреннего контроля состояния трубопроводов. Области применения – ЖКХ, нефтегазовая отрасль, химические производства. Новизна исследований заключается в создании устройства, которое способно двигаться самостоятельно в любом направлении внутри трубопровода при больших угловых отклонениях вертикальной плоскости, одновременно передавая информацию в реальном времени. Основой робототехнического комплекса является трехопорное шасси.
Ключевые слова
трубопровод, робототехнический комплекс, трехопорное шасси, визуальный контроль
Цели и задачи
Целью работ, выполняемых в проекте, является разработка устройства, способного передвигаться внутри трубопровода и передавать визуальную информацию о состоянии трубопровода на внешний пульт управления (ноутбука, компьютера).
Разрабатываемый роботизированный комплекс должен быть способен работать в трубопроводах различного диаметра, преодолевать участки сочленения нескольких трубопроводов, работать в условиях высокой влажности (в т.ч. под водой).
Основные задачи исследований:
- создание инновационного трехопорного шасси робота для перемещения внутри трубопровода;
- испытания шасси в условиях, приближенных к реальным условиям применения шасси;
- доработка колесного привода шасси с учетом проведенных испытаний;
- разработка системы управления шасси;
- сборка системы управления и установка системы управления на шасси.
Введение

В связи с большой протяженностью различных трубопроводных систем, таких как водопровод, нефтепровод и т.д., возникает необходимость контроля за состоянием подобных систем без вскрытия грунта, защитных оболочек и т.п. для предотвращения аварийных ситуаций.

Разрабатываемый роботизированный комплекс будет способен работать в трубопроводах различного диаметра, преодолевать участки сочленения нескольких трубопроводов, работать в условиях высокой влажности (в т.ч. под водой).

Основное отличие от аналогов – возможность спуска и подъема по трубопроводу с вертикальными углами отклонения трубопровода до 700 (у аналогов – до 350) за счет применения трехопорного шасси.

Методы и материалы

Объектом исследований является разрабатываемое робототехническое устройство.

В исследованиях используются:

1. Методы технического творчества (сбор информации об изобретениях (патентный поиск), постановка задачи, выбор средств решения, отбор оптимального варианта решения, проверка и испытания, внедрение).

2. Применение систем САПР - системы автоматизированного проектирования (трехмерное моделирование, создание электронных чертежей, использование программных средств для автоматизации процесса проектирования).

3. Опытно-конструкторские работы (разработка конструкторской и технологической документации на опытный образец робототехнического устройства, изготовление и испытания опытного образца робототехнического устройства).

Для изготовления робота использованы пластик, алюминий, медь, стеклоплатик, сталь, abs-пластик.

Описание и обсуждение результатов

Разрабатывается робототехническое средство с системой управления для решения задачи перемещения робота внутри трубопроводов как горизонтально, так и при больших углах отклонения трубопровода по вертикали. С первой моделью робота проведены ходовые испытания в условиях, приближенных к реальным, был использован отрезок полиэтиленового трубопровода длинной 2 метра и диаметром 200 мм.  Разработана система управления роботом. Были проведены испытания разработанной системы управления, установленной на робота. Испытания показали, что система управления имеет высокую ремонтопригодность, с высокой степенью взаимозаменяемости узлов системы управления на компоненты других производителей. Так же система управления показала достаточную надежность и безотказность, при этом продемонстрировав достаточное удобство управления и возможность самоуправления мобильным роботом в критических ситуациях. Выявленные недостатки системы управления будут устранены в следующей модели мобильного робота.

В связи со сложившейся ситуацией в стране необходимо произвести работы по импортозамещению примененных в роботехнической системе деталей иностранного производства, таких как шаговые двигатели и контроллеры управления на аналоги производимые на территории РФ.

Основное отличие от аналогов – возможность спуска и подъема по трубопроводу с вертикальными углами отклонения трубопровода до 700 (у аналогов – до 350) за счет применения трехопорного шасси.

Сегодня рынок робототехнических средств для инспекции трубопроводов представлен образцами производства Германии, США, Китая.

Основные недостатки данных систем – чрезмерно высокая стоимость, отсутствие специалистов по ремонту на местах, сложности в обслуживании, отсутствие запасов запчастей на складах, все запчасти поставляются на заказ с большими сроками ожидания, невозможность оперативного изменения конструкции робота под требования заказчика, возможность применения большинства моделей только в относительно «чистых» трубопроводах, в которых отсутствуют отложения.

Основное преимущество предлагаемой нами разработки –  большую часть основных компонентов робота планируется производить в России.

Потенциальные заказчики разрабатываемого робота в г. Кемерово – это СКЭК, химические предприятия («Химпром», «Азот», «Кокс»), в России – Газпром, Татнефть, Роснефть, Лукоил, Сургутнефтегаз, Славнефть, Башнефть, Русефть, Сахалин Энерджи, Новатек, Юкос.

Используемые источники
Платформа Multi chassis 4WD kit (ATV version) для движущегося ро-бота с полным приводом на 4 колеса с увеличенными колесами (http://www.electronshik.ru/card/platforma-multi-chassis-4wd-kit-atv-version-120937, опубл. 27.06.2013 г.).
Платформа с полноприводными шасси от Dagu Electronics (http://www.minirobo.ru/dagu_6wd, опубл. апрель 2010 г.).
Мобильный робототехнический комплекс / Патент РФ 2364500 МПК 2006/01, опубл. 20.08.2009 г.).
Information about the project
Surname Name
Sergey Kizilov
Project title
DEVELOPMENT robotic systems INTERNAL VISUAL INSPECTION OF PIPELINES
Summary of the project
Research related to developments in the field of robotics. The developed device is intended for internal visual check the piping. Application areas - utilities, oil and gas industry, chemical production. The novelty of research is to provide a device that is able to move independently in either direction within a pipeline at high angular deviations vertical plane simultaneously transmitting information in real time. The basis of the robotic system is a tricycle landing gear.
Keywords
pipeline, robotic system, tricycle landing gear, visual inspection