Робот для подготовительных работ ямочного ремонта Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

The problem of mathematical modeling of the point source. Based on the analysis of known mathematical models, selected and validated per-promising approach for the simulation of a point source.

Key words: point source, the Gaussian function, the coordinates of the center, modeling.

Nguyen Ngoc Tuan, postgraduate, hip1121544@,gmail. com, Russia, Tula, Tula State University,

Budkov Sergey Anatolievich, candidate of technical science, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,

Akimenko Tatiana Alekseevna, candidate of technical science, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,

Nguyen Van Son, postgraduate, sugus105@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.865.8

РОБОТ ДЛЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ ЯМОЧНОГО

РЕМОНТА

Е.В. Поезжаева, Н.К. Иванов, И.Э. Шаякбаров

В наше время одной из важнейших проблем эксплуатации дорог является разрушение дорожного покрытия при различных воздействиях (осадки, температуры, движение транспорта). Одним из способов временного решения этой проблемы является ямочный ремонт различными методами. Однако перед применением этих методов необходимо провести подготовительные операции, включающие в себя разметку карт, очистку и выравнивание краев разрушенного участка. Для облегчения выполнения этих операций была разработана модель робота, способного за короткий промежуток времени и с минимальными затратами ресурсов качественно выполнить подготовительную часть ямочного ремонта.

Ключевые слова: робот, дорожное полотно, ремонт.

В наше время актуальной проблемой является своевременный и быстрый ремонт дорог. Чаще всего это делаю методом локального ремонта -ремонт лишь поврежденной части полотна.

Методов ремонта дорог большое количество:

- ремонт горячей асфальтобетонной смесью;

- ремонт с применением литых асфальтобетонных смесей;

- ремонт с применением холодной асфальтосмеси;

- аварийный ремонт (закладка выбоин щебнем) и т.д.

65

В большинстве методов ремонт начинается с разметки карты (это обозначение границ ямы, взятые с определенным запасом расстояния от краев поврежденного участка) с последующей ее очисткой (рис. 1).

Для упрощения операции разметки и очистки карт была разработана модель робота. Она значительно упрощает подготовительные операции и уменьшает время на их выполнение (рис. 2). В его задачи входят:

- определение местоположения поврежденного участка дороги;

- определение фактических размеров выбоины;

- разработка контуров карты и определение ее размеров;

- выполнение операций по получению заданных размеров на дорожном полотне;

- очистка рабочего места от остатков асфальтобетона, грязи и мусора.

Рис. 1. Разметка карты и ее очистка от инородных включений

Данный робот состоит из движителя 1 на гусеничном ходу (гусеницы изготовлены из высокопрочной резины для движения робота без разрушающего воздействия на дорожное полотно), корпуса 2, в котором расположены двигатель и механизмы подачи крутящего момента на рабочий орган робота и отсек для хранения материала, удаленного из рабочей полости. К корпусу прикреплен захват 3 (в рабочем состоянии) и 4 (в транспортном положении) с фрезой для разработки выбоины и устройством для удаления лишних частиц из разработанной ямы [2].

Алгоритм отслеживания и аппроксимации контура работы робота. Входной информацией для алгоритма является двоичный массив, отображающий состояние элементов сенсора и описывающий объект. Выходной информацией является массив координат вершин некоторой линейчатой фигуры, аппроксимирующей контур объекта. Выходной массив упорядочен, его элементы соответствуют обходу контура дорожного полотна. Особенность алгоритма (рис. 3) заключается в том, что отслеживание контура

и его аппроксимация совмещены в одной процедуре и выполняются на основе логических условий, осуществляемых на управляющих компьютерах.

Рис. 2. Общий вид робота

(Шиш Л на бходе' дбамый пассйд } сенсорной информации }

Найти объект

Мяш шър к рабочего сващз

ЧШичить гчртчак дррмн ш 7 Зтптие дщдйшл Зерш*

Кит]'

Ни быхпОЬ нассий кощ&яш Вершин ог.тхсипфушего гн/ятша

Рис. 3. Блок-схема алгоритма отслеживания и линейной аппроксимации контура представленного объекта

работы робота

На результат программирования практически не влияют также абсолютная погрешность датчиков обратных связей и нелинейность их характеристики. Основное требование, которое предъявляется к системе при таком способе программирования, - высокая повторяемость выхода захвата в заданные позиции. Поэтому для данного робота повторяемость является одной из важнейших точностных характеристик. Для достижения максимальной точности воспроизведения программы необходимо стремиться сохранить условия выполнения движений при обучении и при автоматическом воспроизведении программы по устранению дефектов дорожного ремонта. При обучении позиция достигается обычно последовательным включением приводов отдельных степеней подвижности, а отработка движений осуществляется при одновременном движении по нескольким степеням подвижности и вследствие неодинаковых начальных условий и изменившейся динамики процессов движения погрешность позиционирования может быть значительной. Необходимо корректировать программу, созданную по первому циклу, и обучение робота превращается в достаточно длительный и трудоемкий итерационный процесс. Длительный итерационный процесс обучения обуславливает низкую производительность операций программирования роботов. Необходимо создать систему обучения с автоматической коррекцией погрешностей позиционирования. В такой системе за счет введения дополнительного комплекта датчиков реализуется возможность за несколько автоматических циклов (2-4) выявить погрешность позиционирования, обусловленную несовпадением условий обучения и автоматического воспроизведения программы, и запомнить скорректированную величину сигнала, определяющего программную позицию. Таким образом робот определяет рельефность, размерность и условия устранения возникшего дефекта. Рассмотрим структурную схему управления одной степенью подвижности в такой системе (рис. 4).

Рис. 4. Структурная схема системы управления роботом при программировании погрешностей позиционирования

Каждая степень подвижности робота 1 приводится от двигателя 2 через кинематическую цепь привода, представленную редуктором 3 с присущим ему зазором 4 и упругостью 5. Датчик 6 обратной связи установлен, как это обычно принято для повышения устойчивости системы, непосредственно на валу двигателя 2. При выполнении уже отлаженной программы из блока памяти 7 последовательно извлекаются программные установки, которые отрабатываются двигателем 2 с помощью контура обратной связи от датчика 6 [1].

Данный робот будет весьма полезен ввиду своих особенностей, а именно:

- автоматизация процесса ямочного ремонта;

- сокращение времени ремонта;

- уменьшение вредного воздействия на окружающую среду и человека;

- рациональное использование ресурсов;

- повышение качества выполняемых работ;

- обеспечение безопасности труда;

- сокращение затрат на ремонт.

Модель данного робота будет широко использоваться предприятиями, работающими в сферах обслуживания автомобильных дорог и коммунального хозяйства.

Список литературы

1. Корендясев А.И., Саламандра Б.Л., Тывес Л.И. Теоретические основы робототехники. М.: Наука, 2006 . 376 с.

2. Поезжаева Е.В. Промышленные роботы: учеб. пособие. Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2009. 185 с.

Поезжаева Елена Вячеславовна, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Пермь, Пермский национальный исследовательский политехнический университет,

Иванов Никита Константинович, студент, nikitaivanov59@mail. ru, Россия, Пермь, Пермский национальный исследовательский политехнический университет,

Шаякбаров Ильнур Эльмарович, студент, schayakbaroff. ilnayandex. com, Россия, Пермь, Пермский национальный исследовательский политехнический университет

THE ROBOT FOR THE PREPARATORY WORK OF PATCHING

E. V. Poezzhaeva, N.K. Ivanov, I.E. Shayakbarov

69

Presently one of the most important problems of operation of roads is destruction of a road carpet at different influences (rainfall, temperatures, traffic). One of ways of makeshift of this problem is patching by different methods. However before application of these methods it is necessary to perform the preparatory operations including a marking of cards, cleaning and alignment of edges of the destroyed site. The model of the robot capable for a short period has been developed for simplification of performance of these operations and with the minimum expenses of resources qualitatively to execute preparatory part ofpatching.

Key words: robot, roadbed, repair.

Poezzhayeva Elena Vyacheslavovna, candidate of technical sciences, docent, niki-taivanov59@mail. ru, Russia, Perm, State National Research Polytechnical University of Perm,

Ivanov Nikita Konstantinovich, student, nikitaivanov59@mail. ru, Russia, Perm, State National Research Polytechnical University of Perm,

Shayakbarov Ilnur Elmarovich, student, schayakbaroff.iln@yandex. com, Russia, Perm, State National Research Polytechnical University of Perm