Стр. 38 - СПЕЦИАЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ ДЛЯ СИЛОВЫХ СТРУКТУР

СБОРНИК ДОКЛАДОВ
38
Мобильные роботы вертикального перемещения
для работы в экстремальных ситуациях
1. Введение.
Для выполнения разнообразных работ на вертикальных, наклонных, полочных
поверхностях в зонах повышенного риска, которые могут отличаться повышенной
радиационной, химической и биологической зараженностью местности, взрывопо-
жароопасностью, необходимо использование специальных мобильных робототехни-
ческих средств с целью максимального исключения людей из опасного процесса и
снижения вероятности их поражения.
2. Принцип действия и структура роботов вертикального перемещения.
Присутствие человека на вертикальных поверхностях и больших высотах всегда
связано с определенным риском, поэтому реализация целенаправленных действий
в экстремальных условиях с помощью роботов вместо людей часто является необ-
ходимым условием выполнения поставленных оперативных задач. Для обеспечения
перемещений по таким сложным поверхностям мобильные роботы могут оснащать-
ся механическими, магнитными, адгезивными, пневматическими вакуумными за-
хватными устройствами (Рис. 1). Роботы с вакуумными захватными устройствами
предпочтительнее, поскольку отличаются достаточной надежностью и осуществляют
движения по ферромагнитным и неферромагнитным поверхностям. Адгезивные захватные устройства являются весьма
перспективными, но не получили пока распространения в связи с ограниченным количеством циклов соприкосновения с
поверхностями и малой нагрузочной способностью.
Разработки, исследования и работы по созданию роботов вертикального перемещения и расширению областей их при-
менения проводятся в ведущих лабораториях и исследовательских центрах мира: Японии, США, Франции, Италии и других
странах. В России в Институте проблем механики им. А.Ю. Ишлинского созданы шагающие, ползающие, перемещающиеся
посредством колес по вертикальным поверхностям мобильные роботы грузоподъемностью от нескольких грамм до пяти-
десяти килограмм, оснащенные технологическим оборудованием (Рис. 2).
Роботы могут оснащаться технологическими манипуляторами, одним или несколькими, в зависимости от выполнения
технологических задач, например, конечным звеном бортового манипулятора может быть диагностическое оборудование,
датчики, преобразователи физических параметров, технологический инструмент или оборудование (Рис. 3).
3. Решение оперативных задач в экстремальных условиях.
В экстремальных ситуациях, опасных или вредных для людей, часто исключающих их присутствие, мобильные роботы
вертикального перемещения должны и могут выполнять разнообразные технологические операции, такие как:
- мониторинг окружающей среды, проведение разведки в труднодоступных местах посредством систем технического
зрения, устройств радиационного, химического или иного контроля;
- инспекции конструкций аварийных объектов и состояния технологического оборудования с целью выявления мест и
технической диагностики повреждений;
- транспортные, погрузочно-разгрузочные работы, доставка технических средств и материалов;
- технологические работы посредством бортовых манипуляторов по монтажу и демонтажу оборудования, очистка по-
верхностей, покраска, нанесение покрытий, сварка и резка металлических конструкций, сборка и монтаж;
- дезактивация потолков, стен, внутри или вне строений и протяженного оборудования;
- пожаротушение зданий и резервуаров, транспортировка и спасение людей через окна из охваченных огнем зданий;
- очистка, окраска и техническая диагностика корпусов кораблей в доках.
Для качественного и надежного выполнения перечисленных и других работ в экстремальных условиях транспортные
системы роботов снабжаются датчиками положения, вакуума и силы, встроенными в захватные устройства, генерирующи-
ми сигналы в цепи обратной связи системы управления о выполнении движений устройств контакта с поверхностями, по
которым происходит перемещение, и устройств системы пневматических приводов (Рис. 4, 5, 6, 7).
Таким образом, роботы вертикального перемещения являются автоматическими техническими средствами экстремаль-
ной робототехники. Новые научно-технические решения по созданию роботов на основе измерительно-информационных
и управляющих систем с элементами адаптации и искусственного интеллекта, применявшиеся ранее только в единичных
случаях, должны найти широкое использование на практике для качественного улучшения и эффективного производства
работ в экстремальных условиях.
4. Обеспечение возможностей использования перспективных мобильных роботов.
Возможности применения мобильных роботов значительно расширяются при условии, что роботы могут переходить
с одной поверхности на другую, которые ориентированы произвольным образом. Поэтому для повышения мобильности
и уровня проходимости существующие мобильные роботы горизонтального перемещения могут оснащаться бортовыми
отделяемыми роботами вертикального перемещения с механическими, вакуумными или магнитными захватными устрой-
ствами. Другая возможность состоит в способности робота единого конструктивного выполнения перемещаться как по
горизонтальным, так и по произвольным поверхностям в пространстве. Такими универсальными машинами являются
многозвенные мобильные роботы, конечные звенья которых снабжены захватными устройствами, обеспечивающими их
Градецкий Валерий Георгиевич,
главный научный сотрудник
Федерального государственного
бюджетного учреждения науки
Института проблем механики
им. А.Ю. Ишлинского Российской
академии наук (ИПМех РАН),
профессор, доктор технических
наук.