reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© Pixabay Przemys┼é elektroniczny | 01 lutego 2017

Na AGH powstaje innowacyjny robot do inspekcji rur

W AGH powstaje ruroci─ůgowiec ÔÇô mobilny robot g─ůsienicowy do prac inspekcyjnych. Domen─ů pionierskiej konstrukcji, nad kt├│r─ů pracuje Micha┼é Ciszewski, doktorant z Wydzia┼éu In┼╝ynierii Mechanicznej i Robotyki, jest jej wszechstronno┼Ť─ç.
Obecnie w instalacjach przemys┼éowych inne roboty stosuje si─Ö w ruroci─ůgach poziomych, a inne w ruroci─ůgach pionowych, przy czym w przypadku ruroci─ůg├│w pionowych na ┼Ťwiecie istnieje niewiele tego typu rozwi─ůza┼ä. Prototyp powstaj─ůcy w AGH ┼é─ůczy te r├│┼╝ne funkcje, gdy┼╝ robot potrafi porusza─ç si─Ö zar├│wno w poziomie, jak i w pionie. Zlokalizowa─ç uszkodzenia G┼é├│wnym zadaniem robota zaprojektowanego przez Micha┼éa Ciszewskiego jest inspekcja wizyjna ruroci─ůg├│w, czyli sprawdzanie ich stanu technicznego. Z uwagi na ma┼é─ů ┼Ťrednic─Ö ruroci─ůg├│w, dost─Öp do nich jest bardzo utrudniony, dlatego przy tego typu pracach wykorzystywane s─ů roboty, kt├│re pozwalaj─ů na zbadanie stanu technicznego, napraw─Ö danego odcinka, czyszczenie lub usuwanie zator├│w czy zanieczyszcze┼ä. Pierwszym, bardzo istotnym etapem prac jest zlokalizowanie uszkodze┼ä, w┼Ťr├│d kt├│rych mo┼╝na wymieni─ç trzy g┼é├│wne typy: korozja, uszkodzenia przy ┼é─ůczeniu segment├│w rur, oraz na rozga┼é─Özieniach. Przyk┼éadowo w ruroci─ůgach stalowych w zwi─ůzku z kontaktem z substancjami organicznymi powstaj─ů np. w┼╝ery, kt├│re mog─ů uszkodzi─ç ca┼é─ů struktur─Ö rury i powodowa─ç wycieki. Innym problemem s─ů z kolei odkszta┼écenia wynikaj─ůce ze zbyt du┼╝ego nacisku na ruroci─ůg, np. kiedy znajduje si─Ö on pod drog─ů, kt├│rej powierzchnia zosta┼éa uszkodzona. Inspekcja wizyjna, b─Öd─ůca najprostsz─ů i najszybsz─ů metod─ů, pomaga tak┼╝e wykry─ç rozszczelnienia na ┼é─ůczeniach b─ůd┼║ rozga┼é─Özieniach, w tym np. uszkodzenia na tr├│jnikach oraz przykanalikach. Cel: wszechstronne zastosowanie ÔÇô Robot wyposa┼╝ony jest w kamer─Ö wizyjn─ů. G┼é├│wnym celem realizowanego projektu jest stworzenie urz─ůdzenia, kt├│re b─Ödzie w stanie dostosowa─ç si─Ö do r├│┼╝nego typu ruroci─ůg├│w i r├│┼╝nego typu ┼Ťrodowiska pracy, pozwalaj─ůc na inspekcj─Ö ruroci─ůg├│w o przekroju okr─ůg┼éym, kwadratowym i o r├│┼╝nej ┼Ťrednicy, poruszaj─ůcego si─Ö zar├│wno po p┼éaskiej powierzchni, w ograniczonym zakresie po nier├│wnym terenie, jak i w rurach pionowych. W ramach pracy magisterskiej wykona┼éem projekt mechaniki ca┼éego uk┼éadu, zaprojektowa┼éem, jak on ma dzia┼éa─ç i wykona┼éem dokumentacj─Ö, natomiast priorytetem mojego doktoratu jest opracowanie prototypu i uk┼éadu sterowania, wraz z modelowaniem matematycznym i symulacjami, tak ┼╝eby robot m├│g┼é dostosowywa─ç si─Ö do pracy w r├│┼╝nego typu ruroci─ůgach ÔÇô m├│wi Micha┼é Ciszewski. Roboty wizyjne stosowane s─ů powszechnie w przemy┼Ťle, gdy┼╝ przepisy wymagaj─ů tego, aby w ka┼╝dym ruroci─ůgu przeprowadzono inspekcj─Ö wizyjn─ů, a tak┼╝e wykonano pomiar nachylenia. Obecnie na rynku dominuj─ů roboty ko┼éowe (z wymiennymi ko┼éami), kt├│re przeznaczone s─ů do konkretnej ┼Ťrednicy ruroci─ůg├│w i mog─ů porusza─ç si─Ö jedynie w ruroci─ůgach poziomych. Warto zaznaczy─ç, ┼╝e o ile istniej─ů projekty, czy roboty, kt├│re mo┼╝na w danym zakresie r─Öcznie dostosowa─ç do ruroci─ůgu, to ┼╝adna konstrukcja nie pozwala na automatyczne dostosowanie i r├│wnoczesn─ů mo┼╝liwo┼Ť─ç pracy zar├│wno na powierzchniach p┼éaskich, w ruroci─ůgach poziomych jak i pionowych. Roboty stosowane w pionie poruszaj─ů si─Ö na zasadzie rozpychania g─ůsienic i ich docisku do ┼Ťcian ruroci─ůgu (mog─ů by─ç stosowane w ruroci─ůgach poziomych, ale tylko o przekroju okr─ůg┼éym). Ich wad─ů jest to, ┼╝e robot ma sta┼éy k─ůt pomi─Ödzy g─ůsienicami czy ko┼éami, kt├│re dociskaj─ů si─Ö do ┼Ťcian ruroci─ůgu, co ogranicza zakres prac. W Katedrze Robotyki i Mechatroniki na Wydziale In┼╝ynierii Mechanicznej i Robotyki pojawi┼éy si─Ö ju┼╝ projekty robota potrafi─ůcego porusza─ç w rurach pionowych, natomiast konstrukcja ta by┼éa dostosowana do jednej ┼Ťrednicy rur, i to na dodatek takich, w kt├│rych powierzchnia ┼Ťcian by┼éaby w miar─Ö r├│wna, gdy┼╝ zasada jego dzia┼éania opiera┼éa si─Ö na stosunkowo ma┼éej ┼Ťrednicy nachylonych k├│┼é, umieszczonych na rotorze. Innowacyjny system pozycjonowania g─ůsienic ÔÇô Obecnie zajmujemy si─Ö robotem g─ůsienicowym, w kt├│rym g─ůsienice s─ů w stanie dostosowa─ç si─Ö do r├│┼╝nego typu powierzchni ÔÇô chropowatych, b─ůd┼║ z r├│┼╝nego typu osadami lub uszkodzeniami takimi jak korozja, dlatego nie trzeba si─Ö obawia─ç, ┼╝e urz─ůdzenie w trakcie pracy straci trakcj─Ö wzgl─Ödem ruroci─ůgu. Konstrukcja oparta jest ┼é─ůcznie o osiem nap─Öd├│w. Dwa spo┼Ťr├│d nich to modu┼éy g─ůsienicowe (to jedyna cz─Ö┼Ť─ç zakupiona bezpo┼Ťrednio od kanadyjskiego producenta tego typu modu┼é├│w), natomiast reszta konstrukcji mechanicznej zosta┼éa zaprojektowana przez zesp├│┼é z AGH. Pozosta┼ée sze┼Ť─ç nap─Öd├│w to serwomechanizmy, kt├│re pozwalaj─ů na ustalanie pozycji tzw. pedipulator├│w, kt├│re odwzorowuj─ů dzia┼éanie ko┼äczyny dolnej cz┼éowieka. W naszym robocie g─ůsienice mo┼╝na uzna─ç za stopy, a teraz chcemy dostosowa─ç docisk stopy do ┼Ťciany ruroci─ůgu i odleg┼éo┼Ť─ç od korpusu robota. Robot ma dwa niezale┼╝nie sterowane pedipulatory, a ka┼╝dy z nich ustawia pozycj─Ö i orientacj─Ö g─ůsienicy wzgl─Ödem korpusu. Pedipulatory oparte s─ů na zamkni─Ötym ┼éa┼äcuchu kinematycznym, a ka┼╝dy z nich ma trzy serwomechanizmy. Najwi─Öksze wyzwanie polega na tym, ┼╝e ┼éa┼äcuch ten ma trzy nap─Ödy, ale sze┼Ť─ç z┼é─ůczy obrotowych, co sprawia, ┼╝e w niekonwencjonalny spos├│b trzeba podej┼Ť─ç do sterowania robotem, poniewa┼╝ stosowanie typowych technik (np. dla robot├│w przemys┼éowych z otwartym ┼éa┼äcuchem kinematycznym) w tym przypadku nie sprawdza si─Ö. W ramach pracy doktorskiej opracowa┼éem algorytm, kt├│ry korzysta z r├│┼╝nych technik i pozwala na obliczenie, w jaki spos├│b pedipulatory maj─ů wykonywa─ç ruch, ┼╝eby dostosowa─ç robota do r├│┼╝nych ┼Ťrednic rur. Ponadto zajmowa┼éem si─Ö opracowaniem dokumentacji wykonawczej, wykonaniem prototypu robota, modernizacj─ů prototypu na podstawie wcze┼Ťniejszych bada┼ä, zar├│wno w aspekcie konstrukcji mechanicznej, jak i uk┼éad├│w elektronicznych i oprogramowania sterownika robota ÔÇô t┼éumaczy doktorant. W robocie zastosowano zminiaturyzowany uk┼éad sterownika o zaawansowanej konstrukcji, poniewa┼╝ musi obs┼éu┼╝y─ç jednocze┼Ťnie a┼╝ osiem nap─Öd├│w, a do tego zamontowano czujnik inercyjny, kamer─Ö CCTV z dodatkowym o┼Ťwietleniem, umo┼╝liwiaj─ůc─ů ocen─Ö wizualn─ů stanu technicznego ruroci─ůgu w czasie rzeczywistym, czujnik umo┼╝liwiaj─ůcy pomiar nat─Ö┼╝enia pr─ůdu na ka┼╝dym z nap─Öd├│w ÔÇô przy czym ca┼éo┼Ť─ç jest zamkni─Öta w bardzo ma┼éej obudowie, zabezpieczaj─ůcej przed wp┼éywem czynnik├│w zewn─Ötrznych, przede wszystkim cieczy, co umo┼╝liwia prac─Ö w ┼Ťrodowisku wodnym. Urz─ůdzenie mo┼╝e pracowa─ç w r├│┼╝nych typach ruroci─ůgach o ┼Ťrednicach od 210 mm (wewn─Ötrznej) do kilkuset mm w rurach poziomych. Je┼╝eli chodzi o rury pionowe, to tu zakres jego pracy jest nieco mniejszy i wynosi od 225 do 270 mm, co jest zwi─ůzane z ograniczeniami konstrukcyjnymi. Jednak jak podkre┼Ťla tw├│rca istnieje mo┼╝liwo┼Ť─ç, aby zastosowa─ç wynalazek w rurach o wi─Ökszej ┼Ťrednicy. Sk─ůd wzi─Ö┼éa si─Ö idea? ÔÇô Pocz─ůtkowo pomys┼é na skonstruowanie robota zrodzi┼é si─Ö kilka lat temu przy wsp├│┼épracy z Miejskim Przedsi─Öbiorstwem Wodoci─ůg├│w i Kanalizacji w Krakowie oraz Politechnik─ů Rzeszowsk─ů. W efekcie powsta┼éy dwa roboty, nast─Öpnie w trakcie dalszych prac realizowanych w AGH poszli┼Ťmy o krok dalej, chc─ůc stworzy─ç konstrukcj─Ö innowacyjn─ů. Prace te by┼éy realizowane na etapie mojej pracy magisterskiej. Moim promotorem by┼é dr hab. in┼╝. Tomasz Buratowski, kt├│ry zach─Öci┼é mnie do poszukiwania nowych rozwi─ůza┼ä, dzi─Öki kt├│rym robot mia┼éby szersze mo┼╝liwo┼Ťci adaptacji. Kolejne badania prowadzi┼éem ju┼╝ na studiach doktoranckich pod kierunkiem dr. hab. in┼╝. Mariusza Giergiela, prof. nadzw. ÔÇô m├│wi Micha┼é Ciszewski. Mechanizm z patentem Warto doda─ç, ┼╝e mechanizm pedipulatora, s┼éu┼╝─ůcy do ustawiania pozycji i orientacji modu┼é├│w nap─Ödowych na kt├│rym oparty jest uk┼éad ruchu robota, zosta┼é opatentowany: PL 223875 B1 ÔÇô ÔÇ×Mechanizm pedipulatora do ustawiania pozycji modu┼éu nap─Ödowego, zw┼éaszcza robota mobilnegoÔÇŁ. Perspektywy ÔÇô Obecnie udoskonalamy prototyp, zmieniamy uk┼éad sterowania, udoskonalamy zasilanie, komunikacj─Ö i uk┼éady sensoryczne, dlatego dzi─Öki tym pracom robot b─Ödzie lepiej przystosowany do pracy w warunkach typowo przemys┼éowych. Odpowiadamy na pytania zainteresowanych firm oraz szukamy nowych kontakt├│w z potencjalnymi inwestorami, kt├│ry s─ů zainteresowani produkcj─ů lub chcieliby u┼╝y─ç robota do prac inspekcyjnych. Chcemy tak┼╝e rozwija─ç projekt pod k─ůtem naukowym i badawczym. Ponadto w przysz┼éo┼Ťci planujemy m.in. zaprojektowa─ç w┼éasne g─ůsienicowe modu┼éy nap─Ödowe, a tak┼╝e kontynuowa─ç prace, kt├│re jeszcze bardziej zautomatyzuj─ů ca┼éy ruch robota i zadania inspekcyjne ÔÇô wylicza konstruktor z AGH.
Źródło: AGH
reklama
reklama
reklama
reklama
Załaduj więcej newsów
February 20 2019 12:04 V12.2.3-2