This site is designed by http://www.uralbc.ru/elsoft company
UralBC.RU - Уральский бизнес центр
UralBC.RU - Уральский бизнес центр
UralBC.RU - Уральский бизнес центр
Добро пожаловать!!!
Сегодня 19/05/2012
Время 16:50:03
  Язык / Language
Русский язык     English Language
Сделать стартовой Сделать стартовой 
Добавить в избранное Добавить в избранное
UralBC.RU - Уральский бизнес центр
УРАЛЬСКИЙ БИЗНЕС ЦЕНТР. КАТАЛОГ ПРЕДПРИЯТИЙ УРАЛЬСКОГО РЕГИОНА.
UralBC.RU - Уральский Бизнес Центр
UralBC.RU - Уральский Бизнес Центр
UralBC.RU - Уральский Бизнес Центр
UralBC.RU - Уральский Бизнес Центр
UralBC.RU - Уральский Бизнес Центр
UralBC.RU - Уральский Бизнес Центр
UralBC.RU - Уральский Бизнес Центр
UralBC.RU - Уральский Бизнес Центр
UralBC.RU - Уральский Бизнес Центр
Google
Web UralBC.RU
Вы здесь:

Малогабаритный подвижный робот
с возможностью передвижения по вертикальным поверхностям (Робот вертикального перемещения на гусеничном ходу)

Автор: Ульянов Анатолий Ильич
Малогабаритный подвижный робот

Аннотация проекта:

Разработано устройство, способное перемещаться по вертикальным поверхностям. Оно выполнено в виде гусеничного механизма, где каждый трак гусеницы оснащен чашей-захватом (присоской). С помощью имеющегося распределительного устройства присоски, контактирующие с поверхностью, своевременно вакуумируются и удерживают робот на поверхности, а полости присосок, сходящих с поверхности, сообщаются с атмосферой. Дополнительное устройство постоянно прижимает корпус робота к поверхности. В настоящее время создан опытный действующий образец такого устройства. Робот способен транспортировать по вертикальной стене дополнительную оснастку, вес которой может достигать собственного веса. Применение такого робота возможно для перемещения телекамер, измерительных устройств в местах недоступных или для человека. Устройство может выполнять очистку, покраску, устранения дефектов на большой высоте, доставку средств спасения или обезвреживания опасных объектов. Отсутствие электроники позволит ему функционировать в условиях повышенного электромагнитного или радиационного поля.

Современное состояние исследований и новизна:

В настоящее время в связи с развитием потенциально опасных производств или систем жизнеобеспечения особое внимание уделяется разработкам устройств, способных свободно перемещаться в пространстве и проникать в различные труднодоступные или опасные для человека места. К настоящему моменту нам известно ╚Транспортное средство для перемещения по произвольно-ориентированным в пространстве поверхностям╩ - патенты РФ ╧2042558, ╧2042559, ╧2057046 и др. Это устройство шагового перемещения. Его приводы выполнены в виде пневмоцилиндров с выдвигающимися штоками. На концах штоков имеются вакуумные присоски, способные подниматься и опускаться относительно поверхности перемещения. Движение робота предусматривает выдвижение штоков, опускание присосок, вакуумирование их, подтягивание корпуса, фиксирование его с помощью присосок. Известна также ╚Система управления шагающего транспортного средства╩ - патент РФ ╧2057046, содержащая многочисленные электронные устройства, обеспечивающая движение робота - паука.

Указанные транспортные средства громоздки, сложны, их собственный вес велик, что значительно ограничивает полезную нагрузку. Велика вероятность отказа одного из многочисленных элементов, что может привести к потере робота и даже выведению из строя обслуживаемого объекта. К тому же, электронные устройства такие как ╚Система управлений ┘╩ не могут работать в условиях повышенного радиационного (или электромагнитного) поля.

В предлагаемом к рассмотрению транспортном средстве (Робот вертикального перемещения на гусеничном ходу) отсутствуют пневмоцилиндры со штоками, не требуется перемещение присосок, не нужна система управления перемещения механизма. Движение робота непрерывно. Легкость конструкции и малая величина момента сил отрыва от вертикальной поверхности предполагает его высокую грузоподъемность. Простота конструкции и отсутствие сложных электронных систем управления движением определяет его низкую стоимость и высокую надежность даже при работе в условиях повышенных радиационных и электромагнитных полей. Новизна конструкции заключается в применении оригинального распределительного устройства, имеющего кинематическую связь с гусеничным приводом. Присоски, соприкасающиеся с поверхностью, своевременно вакуумируются, а полости, сходящих с поверхности присосок, сообщаются с атмосферой. Кроме того, применен еще ряд оригинальных решений, позволяющих роботу устойчиво держаться на вертикальной поверхности при движении.

Статья о разработке опубликована в ╧ 11 журнала ╚Эксперт╩ за 18.03.02.

Сущность предлагаемой разработки: состоит в следующем: Устройство перемещения выполнено в виде гусеничного механизма, где каждый трак гусеницы оснащен чашей-захватом (присоской). С помощью имеющегося распределительного устройства присоски, контактирующие с поверхностью, своевременно вакуумируются и удерживают робот на поверхности, а полости присосок, сходящих с поверхности, сообщаются с атмосферой. Вакуумирование производится методом эжекции за счет подачи воздуха из внешнего компрессора. Дополнительное устройство постоянно прижимает корпус робота к поверхности. Робот способен транспортировать по вертикальной стене дополнительную оснастку, вес которой близок к его собственному.

Прилагаются фотографии гусеничного робота, где он движется по вертикальной стене, видны присоски, последовательно прилегающие к поверхности, двигатель, червячная передача. Кроме кинематической передачи от ведущего колеса к валу распределительного устройства, другие управляющие механизмы отсутствуют. Это повышает эксплуатационные свойства изделия, делает его более надежным, уменьшает вес, полностью исключает электронную систему управления, обеспечивает его невысокую стоимость, возможность изготовления в механической мастерской.

Малогабаритный подвижный робот  Малогабаритный подвижный робот

Технические параметры опытного образца:

  1. Габариты: 450х200х200 мм.
  2. Вес:6,5 кг.
  3. Расход воздуха: 6-8 м3/ч.
  4. Усилие отрыва от горизонтальной поверхности: 14 кг.
  5. Зависимость скорости от мощности, подаваемой на двигатель:

    Малогабаритный подвижный робот
  6. Скорость 0.3 м/мин при весе груза: 5,5 кг и мощности 25 Вт.
  7. Поверхность: стальной прокат, кирпичная и окрашенная стена.

В настоящее время параметры изделия не являются оптимальными. Вес может быть снижен в 2 раза только за счет применения других материалов и двигателя. КПД также может быть существенно увеличено за счет упрощения конструкции и установки двигателя с оптимальными параметрами. Кроме этого конструкция устройства легко поддается масштабированию, для придания требуемых габаритных размеров.

Области применения:

  1. Обследование опасных или подозрительных объектов, обследование, наблюдение, диагностика и измерения среды в труднодоступных (недоступных) или опасных для жизни или здоровья человека местах.
  2. Ремонт, устранение дефектов, очистка, покраска доставка материалов и инструмента в недоступных местах или на опасных объектах.
  3. Производство игрушек: вездеходов с дистанционным управлением.

Конкурентные преимущества:

Основными конкурентными преимуществами данной разработки, позволяющими ей успешно конкурировать с подобными изделиями, на современном этапе, являются:

  1. Комплекс уникальных технических характеристик в т.ч. возможность перемещения по вертикальным поверхностям.
  2. Низкая цена в сравнении с аналогами. Нами оценивается примерно как на 1-2 порядка ниже аналогов (без учета стоимости смонтированного оборудования - полезной нагрузки).
  3. Высокая надежность, простота конструкции, высокая устойчивость во время работы в повышенных радиационных и электромагнитных полях.
  4. Технологичность, отсутствие прецизионных деталей, обработки поверхностей высокого класса, отсутствие специфических материалов.
  5. Низкие затраты на адаптацию к требованиям Заказчика.

Рынок сбыта и потенциальные потребители:

По данному проекту пока не проводилось специальных маркетинговых исследований. Однако на настоящий момент мы можем определить несколько возможных растущих областей рынка конечных потребителей подобной продукции.

Общая ситуация с робототехникой в мире:

По данным исследования, проведенного Экономической комиссией ООН для Европы и Международной федерацией робототехники (International Federation of Robotics - IFR), мировые продажи роботов в 2000 г. увеличились на 25%. В указанном году в мире было установлено около 100 тыс. новых роботов, в том числе 30 тыс. в Европе. Например только в Германии в 1995 - 1999 гг. выпуск роботов и средств автоматизации в стоимостном выражении увеличился с 5 млрд. до 9,6 млрд. нем. м., причем в 1999 г. данный показатель на 10% превысил уровень предыдущего года. В немецкой промышленности по производству роботов и средств автоматизации затраты на НИОКР достигают примерно 10% общего оборота фирм отрасли (в машиностроении ФРГ в целом данный показатель составляет около 4%).

Согласно данным Международной федерации робототехники в 1999 г. мировой парк промышленных роботов (ПР) увеличился на 81,8 тыс. ед. по сравнению с предыдущим годом. Однако в стоимостном выражении продажи указанного оборудования снизились на 7% - до 5,1 млрд. долл. В конце 1999 г. в Японии насчитывалось 402,2 тыс. ПР, в США данный показатель равнялся 92,9 тыс., а в странах ЕС -176,2 тыс.

В 2000 г. на мировом рынке ПР произошли серьезные изменения; в Европе заказы на эту технику превысили уровень предыдущего года на 12%, еще более значительным этот прирост был в странах Азии. В то же время в США в 2000 г. продажи робототехники сократились на 27%. Необходимо отметить, что в 1999 г. американские и канадские компании увеличили закупки роботов на 60% (рекордный показатель на мировом рынке ПР).

В I полугодии 2001 г. инвестиции в робототехнику в Азии и Северной Америке снизились, а в странах ЕС продолжали расти. В последнем случае они стимулировались падением цен на указанную технику, дальнейшим улучшением ее технических характеристик, а также увеличением затрат компаний на рабочую силу. Спад в экономике США привел к сокращению продаж роботов в этой стране в I полугодии 2001 г., однако к 2004 г. спрос на них должен оживиться. Согласно прогнозам, мировые продажи роботов в 2001 - 2004 гг. будут возрастать в среднем на 7% ежегодно. Наиболее быстро спрос на эту технику будет увеличиваться в ЕС, где в 2004 г. он составит 44 тыс. ед.

Таким образом, мировая тенденция в освоении робототехники проявляет устойчивый рост и в ближайшие годы следует ожидать роста рынка робототехники. Основным конкурентным преимуществом будет увеличение гибкости и снижение цены изделий. Рынок мобильных роботов вырастет с $665 млн в 2000 году до более чем $17 млрд в 2005 году. Быстрый рост рынка мобильных роботов обуславливается ростом секторов, ориентированных на потребление устройств, позволяющих производить разведку, обследование, диагностику труднодоступных или опасных объектов. Основными потребителями таких устройств являются:

  1. Атомная энергетика. Рост атомной энергетики наблюдается в настоящее время во всем мире. О развитии программ атомной энергетики заявили азиатские страны, Россия, США, страны Европы (Франция, Англия, Финляндия). Это связано, прежде всего, с устойчивым подорожанием ископаемых энергоресурсов (нефть, газ, уголь), а также с возможным вступлением в силу Киотского соглашения об ограничении к 2008-2012 г. выбросов парниковых газов. Ставка на возобновляемые источники пока не оправдала себя, не смотря на значительные инвестиции, доля этих источников в общем балансе не превысит в мире 3-5%, в развитых странах 15-20% к 2020 г. Основным направлением развития АЭС в настоящее время является повышение их безопасности. В связи с этим повышается роль диагностики конструкций и оборудования, мониторинга среды и параметров, производства профилактических и аварийных работ в отсутствие человека. Робототехнические системы уже сейчас используются при выполнении штатных технологических операций на предприятиях атомной промышленности, в том числе, при устранении последствий аварий на ядерно-физических установках, поиске и эвакуации локальных источников радиоактивного излучения.

    В условиях работы в высоких радиационных полях к роботам должны применяться требования высокой радиационной стабильности и надежности работы. К несчастью, практический опыт использования роботов в аварийной ситуации в районе Чернобыльской АЭС в 1986м году был негативный. На радиоуправляемые роботы возлагали большие надежды. Первыми управляемыми аппаратами стали тракторы из Челябинска. Были также использованы роботы разведчики, задачей которых было добраться до необходимого места, осмотреть обломки, оценить радиационную обстановку. Роботы погибли из-за слишком высокого уровня радиации уже через сутки. В настоящее время для подобный работ планируется использовать робот Pioneеr американской фирмы Red Zone Robotics. Pioneеr представляет собой самоходную установку на базе гусеничной ходовой части, оснащенной оборудованием "телеглаз", экскаваторным ковшом и мощной дрелью. Стоимость системы, названной Pioneer, оценивается в 2,7 млн. долл.

    Помимо аварийных ситуаций роботы должны осуществлять периодический профилактический осмотр труднодоступных и опасных мест (оборудования, емкостей, хранилищ, зданий и пр.). В большинстве случаев оказывается недостаточно только горизонтального перемещения устройств, применение сложных конструкций типа робот - паук или робот - богомол как показала практика нецелесообразно из-за невысокой радиационной устойчивости, являющейся следствием наличия сложных электронных систем управления движением. Большой востребованностью пользуются роботы способные передвигаться в технологических коммуникациях: трубопроводах, вентиляции, кабельных шахтах, для того чтобы добраться до любой точки объекта и провести обследование с помощью камер, сделать измерения параметров и пр.

    Другой серьезной задачей, требующей решения в условиях АЭС, является хранение и безопасное обращение с радиоактивными отходами:
    • поиск и обследование локальных радиоактивных объектов, протечек, их обследование и ликвидация;
    • обследование внутренних поверхностей емкостей хранилищ, взятие проб, а также их очистка и ремонт.
  2. Антитеррористические структуры. Последние события в России и во всем мире свидетельствуют о росте рынка использования роботов в этом направлении. Это:
    • обследование и обезвреживание подозрительных объектов (взрывных устройств, контейнеров с химическими соединениями, радиоактивных источников и пр.).
    • ведение наблюдения за террористами. В этом случае требуются подвижные роботы, способные скрытно проникать в помещения через технологические коммуникации (шахты лифтов, вентиляция и пр. технические коммуникации, трубопроводы), двигаться по стенам и ╚заглядывать╩ внутрь помещений через окна и пр.
  3. Промышленность, в т.ч. нефтегазовая. Инспекция помещений, подземных коммуникационных тоннелей, трубопроводов, шахт, доставка груза и других требуемых материалов, устранение дефектов. Например, обследование и устранение или вскрытие заторов, препятствий, засорений внутри различных коммуникаций с помощью направленной кумулятивной струи или механическими приспособлениями. Очистка горизонтальных труднодоступных поверхностей (например, окон высотных зданий).
  4. Военное использование.
    • ведение разведки местности или объектов с передачей изображения на расстояние, либо с передачей измеренной химической и радиационной обстановки
    • проникновение в труднодоступные части зданий и закладка измерительной и передающей аппаратуры
    • робот - камикадзе. В качестве полезной нагрузки робот может нести на себе взрывчатку и уничтожать объекты вместе с собой. Из-за невысокой стоимости робота, затраты на подобную акцию будут небольшими.
    • разминирование
    • Службы системы МЧС.
  5. Производство игрушек - одна из перспективных отраслей, производящих различного рода дистанционно-управляемых роботов-игрушек.

В настоящее время интерес к разработке проявляют в основном предприятия и научные центры, занимающиеся разработкой (и производством) систем робототехники.

УЧАСТНИКИ ПРОЕКТА
ИП ЛОСЕВ
ООО НПО БАРС-70
ЗАО СПК
ФИРМА РУСЬ
ЗАО УРАЛПРОМКОМПЛЕКТ
ИТЕК
ЗАО АРГУС
ООО Снежинская фармацефтическая компания
ООО "РАСТР-Технологии-Снежинск"
ООО НПП "Спектр-Конверсия"
ГУП ОВЦ ╚Стрела╩
Электромир
ООО Торговый Дом Электроизделия
Система ON-LINE бронирования путевок КАЛИПСО
Проводник по книжным магазинам
Радио Хайвей
ООО НПП ╚РЕГУЛЯТОР╩
ООО "ДиагЭн"
ООО НПП ╚Клаймер╩
Добавить Ваше предприятие в каталог Уральского Бизнес Центра