Структура двурукого мобильного робота для экстремальных работ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Анализ согласованности экспертов можно выполнить, определив ко-

личина отклонений мнений экспертов; ст - среднеквадратическое отклонение, определяемое по формуле:

где х - варианты оценки;

М - число экспертов.

Мера согласованности экспертов по отдельному признаку определяется ^ = (1 - и,). В случае существенных расхождений в ответах экспертов выделяются группы экспертов с «близкими» мнениями.

Список литературы:

1. Антоненко И.Н. ЕАМ-система как эффективный инструмент в управлении портом // Автоматизация в промышленности. - 2006. - № 9.

2. Толстова Ю.Н. Измерения в социологии. - М.: Цифра-М, 1998.

3. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Высш. шк., 2003.

4. Софийский И.Ю. Оценка и прогнозирование ресурса...: сб. науч. тр.

- Севастополь: СНУЯЕП, 2009. - Вып. 2 (30).

СТРУКТУРА ДВУРУКОГО МОБИЛЬНОГО РОБОТА ДЛЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ РАБОТ © Логвинов В.И.*, Олива Багу Амилкар Хувентино4

Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону

В статье рассмотрены структура и необходимые технические характеристики мобильного робота с дистанционным управлением на гусеничном ходу с двумя 7-степенными гидравлическими манипуняторами грузоподъемностью 240 кг и рабочей зоной радиусом 3,0 м. Робот предназначен для работы в зонах с повышенной радиацией и на обьек -тах, подвергшихся разрушениям. Наличие двух манипуняторов значительно расширяет его функциональные возможности и при наличии сменного инструмента позволяет решать разнообразные технологиче -ские задачи. Приведены также некоторые актуальные задачи, которые необходимо решить при создании таких роботов.

* Доцент кафедры «Робототехника и мехатроника», кандидат технических наук, доцент.

* Аспирант кафедры «Робототехника и мехатроника».

эффициент вариации о =' 100 %, где х - средняя арифметическая ве-

Выполнение работ на ядерных объектах или промышленных объектах, подвергшихся разрушениям, не позволяет использование людей или ограничивает время их пребывания в опасных зонах. В этих условиях требуется применение автономных или дистанционно управляемых мобильных роботов.

Известны отечественные роботы, предназначенные для выполнения таких работ: комплекс МРК-27 МГТУ им. Н.Э.Баумана; РТК-05, разработанный в ЦНИИРТК (г. Санкт-Петербург); «Демонтажник» созданный в филиале ЮУрГУ (г. Миасс) [1-3]. Они многофункциональны, однако, оснащены одним манипулятором небольшой грузоподъемности от 10 до 40 кг и имеют ограниченные манипуляционные возможности.

Разнообразные технологические задачи, возникающие при ликвидации аварийных ситуаций, демонтаже оборудования и утилизации ядерных отходов, целесообразнее выполнять многоманипуляторными роботами, которые обладают большей универсальностью по сравнению с одномани-пуляторными роботами и грузоподъемностью. Создание и внедрение таких роботов является актуальным направлением в робототехнике.

По техническим характеристикам для таких задач подходят роботы с гидроприводом, на гусеничном ходу, работающие в автономном, полуавтоматиче -ском режиме или от дистанционного пульта оператора. Экспериментальный робот такого типа [4] имеет структурную схему, представленную на рис. 1.

Условные обозначения

1 - гусеничное шасси;

2 - несущий манипулятор агрегата;

3 - монтажный кронштейн;

4 - левый манипулятор;

5 - правый манипулятор;

6 - объект.

Рис. 1. Структурная схема двурукого робота на базе гидромолота ВЯОКК 40 для экстремальных работ

Базовая платформа 1 и несущий манипулятор 2 агрегата взяты от гидромолота ВЯОКК 40 [5], левая и правая «руки» робота - это гидравлические манипуляторы с 6-ю степенями подвижности типа Иу^о-Ьек HLK-7W [6]. Технические характеристики гидромолота ВЯОКК 40: масса-475 кг, ширина-590 мм, высота-940 мм. Он оснащен манипулятором с 5-ю степенями

подвижности, гидробаком, контроллером и пультом дистанционного управления. Манипулятор гидромолота имеет зону обслуживания радиусом 2,5 м с углом поворота 245 градусов. Каждый манипулятор Ну(1го^ек HLK-7W имеет размеры: полная вытянутая длина - 1500 мм, грузоподъемность - до 150 кг, масса - 45 кг, максимальное рабочее давление - 210 бар.

Манипуляторы робота могут работать по отдельности или совместно, например, при манипулировании объектами или резке труб. Если задействован один манипулятор, то общее число степеней подвижности до схвата составит Ж = 10, так как разработчики уменьшили число степеней подвижности несущего манипулятора до Ж = 4. В рассмотренном роботе на наш взгляд применены технические решения, которые определяют его преимущества: использованы отработанные конструкции серийных гидромолотов и манипуляторов, что сокращает сроки его освоения и повышает надежность. Использование гидропривода позволяет достичь большой грузоподъемности, высокой удельной мощности. Робот обладает хорошей маневренностью, наличие двух рук значительно повышает его функциональность. Робот имеет дистанционную систему управления и может применяться в экстремальных условиях, на ядерных объектах. К недостаткам следует отнести некоторую избыточность структуры манипуляционной системы (Ж = 10), что приводит к усложненной системе управления при позиционировании схватов, и сложностям обеспечения быстродействия выполнения команд в реальном масштабе времени. Не разработаны алгоритмы управления и планирования оптимальных траекторий, обеспечивающих отсутствие столкновений манипуляторов при совместной работе. Кроме того, при общем вылете манипуляторов около 4,0 метров возникают проблемы с устойчивостью робота при его работе даже при раздвинутых аутригерах. С учетом вышесказанного, целесообразно разработать робот с двумя гидравлическими манипуляторами, имеющими структурную схему и зоны обслуживания, представленные на рис. 2-4.

Условные обозначения

1 - транспортная тележка на гусеничном ходу;

2 - несущий кронштейн;

3 - левый манипулятор;

4 - правый манипулятор.

Рис. 2. Структура манипуляционной системы двурукого робота для экстремальных работ

Условные обозначения

ф1 = 240° - угол поворота несущего кронштейна;

ф1 = 150° - углы поворота левого и правого манипуляторов;

Я„ = 3000 мм - радиус поворота манипуляционной системы;

Я = Я = 2500мм - радиусы поворотов левого и правого манипуляторов

Рис. 3. Зона обслуживания манипуляторов на виде сверху

Условные обозначения

Ял1 = 1800 мм;

фл1 = 150° для левого манипулятора;

Кп1 = 1800 мм;

фи1 = 150° для правого манипулятора

Рис. 4. Зона обслуживания робота при виде сзади

Ниже приведены его технические характеристики.

Назначение робота. Манипуляционные работы с радиоактивными и опасными материалами. Монтаж и демонтаж оборудования и конструкций. Открывание дверей, люков, задвижек, резка труб, металлоконструкций, сборка и разборка соединений на трубопроводах, разрушение повременных строительных конструкций [7].

Состав робота. Гусеничное шасси, оснащенное двумя гидравлическими манипуляторами со сменными инструментами, комплексом датчиков и системой технического зрения. Дистанционный пульт управления по кабелю.

Основные технические характеристики робота:

- габаритные размеры в транспортном положении 1700 х 700 х 1000 мм;

- максимальная грузоподъемность двух манипуляторов 240 кг;

- максимальная скорость передвижения 0,7 м/с;

- рабочая зона вокруг робота, радиус 3000 мм;

- манипуляторы: 7 степеней подвижности (со схватом), общая грузоподъемность 240 кг; наличие датчиков по положению и по силе;

- система технического зрения;

- энергообеспечение: по кабелю;

- сменные принадлежности: стальные ножницы, различные виды схватов, гидромолот и др.;

- рабочая ширина аутригеров 1500 мм.

При создании такого робота необходимо будет решить следующие задачи:

- разработка структуры и алгоритмов системы управления гидравлическими манипуляторами, обеспечивающих скоординированную работу при отсутствии столкновений в рабочей зоне робота;

- планирование оптимальных траекторий манипуляторов;

- обеспечение быстродействия работы гидравлической системы манипуляторов в реальном масштабе времени с учетом нелинейностей гидропривода;

- устойчивая связь в радиоактивных зонах при автономном управлении робота;

- разработка совместимого комплекта сменных инструментов для разнообразных технологических задач;

- обеспечение устойчивости и хорошей проходимости робота при работе в аварийных зонах.

Список литературы:

1. Дистанционно-управляемое мобильное робототехническое средство радиационной разведки и мониторинга. Робот РТК-05 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.rtc.ru/production/robot-rtk05.shtml.

2. Мобильный Робототехнический Комплекс МРК-27. СКТБ ПР МГТУ им. Н.Э.Баумана [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.licenz.ru/ tech_mrk27.html.

3. В Миассе создали уникальных роботов для атомной промышленности [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.dostup1.ru/economics/ economics_24816.html.

4. Bakari M.J, Zied K.M., Seward D.W. Development of a Multi-Arm Mobile Robot for Nuclear Decommissioning Tasks // International Journal of Advanced Robotic Systems. - 2007. Vol. 4. - № 4.

5.Brokk 40 robot information [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.brokk.com.

6.Hydro-Lek Manipulator information [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.hydro-lek.com.

7. ЮревичЮ.И.Основыробототехники. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005.

ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ СИСТЕМ ОПЕРАТИВНО-ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ © Лучкин Н.А.*

Омский государственный технический университет, г. Омск

Рассмотрены основные особенности по вопросам информационной безопасности систем оперативно-диспетчерского управления. Дано понятие БСАЛА-систем. Приведено сравнение информационных систем общего назначения и БСАБА.

В настоящее время на многих производственных предприятиях в частности в нефтегазовом сегменте, происходит внедрение новых комплексов автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). Это связано, прежде всего, с необходимостью повышения управляемости и эффективности производства, его безопасности, в том числе и экологической, а также моральным устареванием установленных на предприятиях систем автоматизации.

Для обеспечения безопасности на промышленных объектах являются комплекс 8САЭА-систем, которая включает в себя множества средств для осуществления безопасности жизнедеятельности человека, технологического процесса.

* Аспирант кафедры САПР М и ТП.