Транспортный модуль внутритрубного диагностического робота

Транспортный модуль внутритрубного диагностического робота

Прядко Алексей Иванович
Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК), ведущий конструктор, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, pryadko@rtc.ru

Павлов Николай Владимирович
ЦНИИ РТК, ведущий инженер, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21; Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ), ассистент, 197022, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 5, pavlovnv@mail.ioffe.ru, ORCID: 0000-0001-6591-8419

Попов Дмитрий Сергеевич
ЦНИИ РТК, начальник конструкторского бюро, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, d.popov@rtc.ru, ORCID: 0000-0003-4575-9195

Коротков Алексей Львович
ЦНИИ РТК, начальник отдела, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21,  a.korotkov@rtc.ru

Хокконен Евгений Игоревич
ЦНИИ РТК, начальник сектора, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, e.hokkonen@rtc.ru

Волков Владислав Александрович
ЦНИИ РТК, конструктор, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, volkov.v@rtc.ru

Филиппов Данила Денисович
ЦНИИ РТК, конструктор, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, d.filippov@rtc.ru

Кадров Андрей Александрович
Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова (ИжГТУ), аспирант, 426069, Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 7, kadrov@mail.ru


Материал поступил в редакцию 30 июня 2023 года.

Аннотация
Представлена конструкция транспортного модуля внутритрубного диагностического робота на основе двух несущих оснований, на каждом из которых радиально установлены по три опорных ноги с независимыми приводными колесными движителями. Предложенная конструкция позволяет решить задачу повышения мобильности робота за счет технических решений, обеспечивающих работу в трубах сложных конфигураций и различных диаметров и увеличение длины инспектируемого за один проход участка. Описан алгоритм работы транспортного модуля при его приведении в рабочее положение, движении вдоль трубы, переходе между трубами различного диаметра, прохождении отводов, наклонных участков и переходников.

Ключевые слова
Система внутритрубного мониторинга, мобильная роботизированная платформа, гибридная локомоция.

Благодарности
Работа выполнена в рамках НИОКТР, выполняемых ЦНИИ РТК при реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства «Разработка роботизированного диагностического комплекса для внутритрубного контроля трубопроводов» при финансовой поддержке Министерством науки и высшего образования Российской Федерации; соглашение о предоставлении субсидии № 075-11-2022-035.

DOI
10.31776/RTCJ.11308

Индекс УДК 
007.52:62-932.2

Библиографическое описание
Транспортный модуль внутритрубного диагностического робота / А.И. Прядко [и др.]// Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 11. - № 3. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2023. – С. 224-231. – Текст : непосредственный.

Литература

  1. Adegboye M.A. Recent advances in pipeline monitoring and oil leakage detection technologies: Principles and approaches / M.A. Adegboye, W.K. Fung, A. Karnik // Sensors (Switzerland). – 2019. – Vol. 19(11):2548. – DOI:10.3390/s19112548. – Text: electronic.
  2. A Review on Wheeled Type In-Pipe Inspection Robot / R.S. Elankavi [et al.] // International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research. – 2022. – Vol. 11. – Pp. 745-754. – DOI:10.18178/ijmerr.11.10.745-754. – Text: electronic.
  3. Ambati P. A review on pipeline inspection robot / P. Ambati, K. M. Suman Raj, A. Joshuva // AIP Conference Proceedings. – 2020. – Vol. 2311(1), 060002. – DOI:10.1063/5.0033998. – Text: electronic.
  4. Colvalkar A.N. A comprehensive review on pipe inspection robots / A.N. Colvalkar, S.S. Pawar, B.K. Patle // International Journal of Mechanical Engineering. – 2021. – Vol. 10(2). – Pp. 51-66. – Text: unmediated.
  5. John B. Pipe inspection robots: a review / B. John, M. Shafeek // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. – 2022. – Vol. 1272:012016. – DOI:10.1088/1757-899X/1272/1/012016. – Text: electronic.
  6. Savin S. RRT-based Motion Planning for In-pipe Walking Robots / S. Savin // IEEE 2018 Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics). – 2018. – Pp. 1-6. – DOI:10.1109/Dynamics.2018.8601473. – Text: electronic.
  7. Non-assembly walking mechanism for robotic in-pipe inspection / G.H. Jackson-Mills [et al.] // Lecture Notes in Networks and Systems. – 2022. – Vol. 324. – Pp. 117-128. – DOI:10.1007/978-3-030-86294-7_11. – Text: electronic.
  8. Zhao W. Design and analysis of independently adjustable large in-pipe robot for long-distance pipeline / W. Zhao, L. Zhang, J. Kim // Applied Sciences. – 2020. – Vol. 10(10):3637. – DOI:10.3390/app10103637. – Text: electronic.
  9. Hierarchical fuzzy control based on spatial posture for a support-tracked type in-pipe robot / Z. Wu [et al.] // Trans. Can. Soc. Mech. Eng. – 2020. – Vol. 44(1). – Pp. 133-147. – DOI:10.1139/tcsme-2018-0052. – Text: electronic.
  10. A coordinated wheeled gas pipeline robot chain system based on visible light relay communication and illuminance assessment / W. Zhao [et al.] // Sensors. – 2019. – 19(10):2322. – DOI:10.3390/s19102322. – Text: electronic.
  11. Yeh T.J. Analysis and control of an in-pipe wheeled robot with spiral moving capability / T.J. Yeh, T.-H. Weng // J. Auton. Veh. Syst. – 2021. – Vol. 1(1):011002. – DOI:10.1115/1.4048376. – Text: electronic.
  12. Development of a wheeled and wall-pressing type in-pipe robot for water pipelines cleaning and its traveling capability / G. Feng [et al.] // Mechanika. – 2020. – Vol. 26(2). – Pp. 134-145. – DOI: 10.5755/j01.mech.26.2.18783. – Text: electronic.
  13. Wahed M.A.A. Wall-press type pipe inspection robot / M.A.A. Wahed and M. R. Arshad // Proc. 2017 IEEE 2nd International Conference on Automatic Control and Intelligent Systems (I2CACIS). – 2017. – Pp. 185-190. – DOI:10.1109/I2CACIS.2017.8239055. – Text: electronic.
  14. Development of inchworm type pipe inspection robot using extension type flexible pneumatic actuators / K. Kusunose [et al.] // Int. J. Automot. Mech. Eng. – 2020. – Vol. 17(2). – Pp. 8019-8028. – DOI:10.15282/ijame.17.2.2020.20.0601. – Text: electronic.
  15. Yamamoto T. Pneumatic duplexchambered inchworm mechanism for narrow pipes driven by only two air supply lines / T. Yamamoto, S. Sakama, and A. Kamimura // IEEE Robot. Autom. Lett. – 2020. – Vol. 5(4), Pp. 5034-5042. – DOI:10.1109/LRA.2020.3003859. – Text: electronic.
  16. Design and analysis of cleaning mechanism for an intermittent screw-driven pipeline robot / Z. Cai [et al.] // J. Mech. Sci. Technol. – 2017. – Vol. 31(2). – Pp. 911-921. – DOI:10.1007/s12206-017-0144-y. – Text: electronic.
  17. Driving mechanisms, motion, and mechanics of screw drive in-pipe robots: A review / T. Ren [et al.] // Appl. Sci. – 2019. – Vol. 9(12):2514. – DOI:10.3390/app9122514. – Text: electronic.
  18. Mobility of modular in-pipe inspection robot inside curved and L-Branch pipes / R.S. Elankavi [et al.] // 2021 IEEE Conf. Norbert Wiener 21st Century Being Hum. a Glob. Village. – 2021. – Pp. 1-6. – DOI:10.1109/21CW48944.2021.9532536. – Text: electronic.
  19. Elankavi R.S. Developments in in pipe inspection robot: a review / R.S. Elankavi, D. Dinakaran, J. Jose // J. Mech. Contin. Math. Sci. – 2020. – Vol. 15(5). – Pp. 238-248. – DOI:10.26782/jmcms.2020.05.00022. – Text: electronic.
  20. Zheng D. A design of endoscopic imaging system for hyper long pipeline based on wheeled pipe robot / D. Zheng, H. Tan, and F. Zhou // AIP Conf. Proc. – 2017. – Vol. 1820. – Pp. 1-10. – DOI:10.1063/1.4977316. – Text: electronic.
  21. Development of a low cost small sized in-pipe robot / M.R.A. M. Zin [et al.] // Procedia Eng. – 2012. – Vol. 41. – Pp. 1469-1475. – DOI: 10.1016/j.proeng.2012.07.337. – Text: electronic.
  22. Design, characterization, and control of a size adaptable in-pipe robot for water distribution systems / S. Kazeminasab [et al.] // Proc. 22nd IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT). – 2021. – Pp. 39-46. – DOI:10.1109/ICIT46573.2021.9453583. – Text: electronic.
  23. Design and development of remotely operated pipeline inspection robot / M.S. Mohd Aras [et al.] // Proc. the 11th National Technical Seminar on Unmanned System Technology 2019. – 2021. – Pp. 15-23. – DOI:10.1007/978-981-15-5281-6_2. – Text: electronic.
  24. Патент на полезную модель № 194854 U1 Российская Федерация, МПК F17D 5/06, G01B 17/00. Роботизированная платформа для внутритрубной диагностики: № 2019121403: заявл. 05.07.2019: опубл. 25.12.2019 / Д.Л. Грохольский, Н.А. Вакулин, О.А. Иванов; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ). – EDN IEBROU. – Текст: непосредственный.

Полный текст статьи (pdf)