Свяжитесь с нами
 

Все роботы Великий секрет: для чего действительно нужны роботы

2 января 2009 | Автор: wolf_old | Просмотров: 7775
Роботы – композиторы и роботы алкоголики – это, конечно, забавно, местами даже противно. Но не более того. А для чего же нужны роботы на самом деле?
Вспомним, где в современной городской инфраструктуре много проблем. Вспомнили? Конечно же, это трубы – маленькие и большие, керамические и стальные, трубы для воды, нефти, отходов жизнедеятельности. Если без робота- художника мы жили и проживем и в дальнейшем, то без канализации и воды в доме – вряд ли.

Что же могут нам предложить специалисты по роботам?

С самого начала понятно, что роботы для труб большого диаметра и маленьких труб должны быть разными. Точно так же должны различаться роботы для труб полных и пустых, для труб, в которых возможны накопления густых масс, и для труб, в которых возможны только ржавчина и свищи.

Что же в этом плане делается в нашем отечестве?

Разных роботов для ремонта трубовроводов делают в НПО ТАРИС (ранее -спецлаборатория МВТУ). Робот для обследования и ремонта трубопроводов оказался, пожалуй, самой сложной из всех разработок объединения. Он перемещается внутри труб диаметром от 9 сантиметров.
Великий секрет: для чего действительно нужны роботы

Специалисты ТАРИСа снабдили свой робот сменными колесами, диаметр которых зависит от диаметра трубопровода. Опускают прибор в трубу через колодец, а дальше он постепенно катится по ней, выполняя на ходу все необходимые операции. На сегодняшний день выпускаются три модификации такого робота: Р - 100, Р - 200 и "Рокот-3".

Первая из них, переносная и снабженная цветной телекамерой, пригодна для телеинспекции трубопроводов диаметром от 9 до 25 сантиметров. Вторая обеспечивает контроль больших по диаметру труб - диаметром от 15 до 120 сантиметров - и имеет в своем составе цветную телекамеру с устройством наведения (качания и ротации) - для осмотра стенок. Третья же способна не только осматривать, но и ремонтировать трубы диаметром от 20 до 60 сантиметров.
Режим работы такого робота определяется встроенным в него микропроцессором, управление которым ведется по кабелю дистанционно - из начиненного аппаратурой микроавтобуса.

Перемещаясь по трубе и поворачивая по мере необходимости свою телекамеру, робот передает наверх информацию о попавших в трубу посторонних предметах и о дефектах внутри нее - выступах, впадинах и свищах, в том числе и только намечающихся.

Все эти дефекты выводятся на экран бортового телемонитора, и на этом основании специалисты определяют, с каких видов работ следует начинать ремонт. В зависимости от этого на "Рокоте-3" устанавливают ту или иную ремонтную головку - фрезерную, заделочную либо бандажную. Любая из них обладает тремя степенями подвижности, что дает возможность ремонтировать трубу в любом месте.

При необходимости "Рокот-3" может поставить и круговую заплату, для чего используют так называемое бандажное устройство, состоящее из баллона со сжатым воздухом, кольцевой воздушной оболочки и пропитанной полимером бандажной ленты с нагревателем. Раздуваясь до нужного диаметра, оболочка прижимает ленту к внутренней стороне трубы. После этого включается нагрев - на то время, пока полимер не затвердеет.

При этом функциональное назначение проверяемого и ремонтируемого трубопровода может быть практически любым - водопровод, канализация, газо- и нефтепровод. Водопровод, кстати, может быть даже частично заполнен водой, поскольку корпус робота абсолютно герметичен. А при необходимости "Рокот-3" обеспечит и откачку воды, доставив в нужное место трубопровода шланг.

Десятки роботов, разработанных НПО ТАРИС для обслуживания трубопроводов, успешно работают в ряде российских городов. В Москве, например, они используются в системе Мосводоканала, Мосводоканалстроя и в фирме ЮНИМОС, которая занимается нанесением на трубы изнутри цементно-песчаного покрытия.
И все же есть одна операция, которая пока этим роботам недоступна: удаление из трубы посторонних предметов.

Но поскольку разработчики собираются дополнить его сменную оснастку манипулятором и накопительным поддоном, то и эта операция станет возможной в самом ближайшем будущем.
Используют также похожий на вышеописанные робототехнический комплекс С-200.
Великий секрет: для чего действительно нужны роботы

Великий секрет: для чего действительно нужны роботы

Стрелками на схеме обозначены:
A — перемещение робота за счет колесного привода, скорость от 0 до 0,2 м/с
B — выдвижение упора (для фиксации робота в трубе), усилие 500 Н
C — выдвижение фрезерной головки, ход 100 мм, усилие 500 Н
D — поперечная подача шпинделя фрезерной головки, ход 50 мм, усилие 500 Н
E — ротация фрезерной головки, угол ±180°, момент 50 Нм
F — качание видеокамеры, угол качания ±140°
G — стеклоочиститель видеокамеры
H — вращение шпинделя с инструментом
Великий секрет: для чего действительно нужны роботы

Но внедрение и использование роботов в России идет достаточно вяло.
А что творится у наших закордонных коллег?

Первый робот, о котором мы поговорим – это Робот FW 300 Tractor.
Великий секрет: для чего действительно нужны роботы

Он позволяет производить инспектирование в трубах от диаметра 300 мм до 2500 мм, полностью управляемый, оснащен сверх мощными двигателями и специальными колесами, что позволяет исследовать сильно загрязненные и частично заполненные трубопроводы.

В принципе, этот робот - скорее простая камера на колесиках, и потому не очень интересен.

Бразильская же государственная энергетическая компания Petrobras разработала уникальную модель робота, способного отслеживать утечки газа в трубах.
На первом этапе эксплуатации робот будет использован для обслуживания 420-километровой газовой трубы, протянувшейся от региона Каори для города Манаос. БОльшая часть длины трубы проходит в тропических лесах Амазонки.

Новинка способна автономно перемещаться по земле, под водой, в грязи, горной местности и даже обладает специальным буром, чтобы всверливаться в горные породы для проверки труб. Правда, как выглядит это робот, пока неизвестно.

Робот, получивший название Chico, также может быть использован и для различных экологических исследований, так как он разрабатывался с той точки зрения, чтобы во время своего функционирования нанести как можно меньший вред окружающей среде.

В качестве основы для перемещения роботов используют не только одиночные тележки на колесиках. Интересно было бы объединить несколько тележек, и команда инженеров компании PEbuzz Cybernetics совместно со специалистами из SINTEF начали работу над таким проектом. Про этот проект уже многократно писали.
Великий секрет: для чего действительно нужны роботы

Это робот, состоящий из многих звеньев, подобно гусенице но только вместо ножек - колеса. Подобные модульные роботизированные механизмы уже существуют. Задача этой конструкции – перемещение по вертикальным трубам

Роботы-гусеницы, но без колесиков – это развивающееся направление устройств для проверки труб. Специалисты университета Тафс выступили с инициативой разработки роботов с гибкими конечностями. Согласно проекту, в новых моделях пластичным будет все, начиная от оболочки и заканчивая электронными компонентами и проводами.
Великий секрет: для чего действительно нужны роботы

Мягкие роботы, похожие на гусеницы, могут оказаться полезными как в медицинских целях для обследования, например, тела, так и в промышленности для проверки труб.

Кроме того, их можно применять в опасных зонах, допустим, внутри ядерного реактора или на минном поле, а также для ремонта солнечных панелей на космических аппаратах.

Разработчики несколько лет на изучение нервной системы гусениц и тутового шелкопряда для того, чтобы понять, каким образом существа контролируют свои волнообразные движения с помощью примитивного мозга.

Удалось выделить клетки в их мозгу, ответственные за определенные движения. Поскольку эти существа гибкие и лишены скелета, их передвижения менее ограничены, чем передвижения позвоночных животных. Например, человеческий локоть может сгибаться только в двух направлениях. Множество твердотельных роботов имеют похожие суставы.

А как же передавать данные роботам в трубах? Особенно если они удаляются от базы на многие километры? Ученые из Университета Миссури-Ролла уже предложили способ, который позволит роботам передавать данные оператору: на основе газопровода будет создана беспроводная сеть Wi-Fi.

Общая длина газопроводной сети США составляет 1,9 млн. км. По статистике, большинство ее участков было построено 50 лет назад, а на северо-востоке страны некоторые трубы не меняли с 1890 года. В 2002 году конгресс США принял закон об улучшении безопасности труб, который требует каждые 5 лет проверять стареющую инфраструктуру.

Сейчас для проверки трубопровода применяют специальные платформы: устройство, вес которого может доходить до двух тонн, помещают в трубу, под давлением газа оно проходит десятки километров и записывает данные магнитного поля. По этим данным ремонтники могут выяснить, где в трубе находятся прорехи и слабые места.

Устройство прозвали «умной свиньей», так как, пролетая по трубе, оно издает звук, похожий на поросячий визг. «Свинья» может перемещаться только по прямой, а участки, на которых есть повороты - они составляют 30% всей длины газопровода, – ей не по силам. К тому же этот аппарат нельзя использовать для инспекции и ремонта труб небольшого диаметра.

В минувшем году несколько компаний предложили министерству энергетики свои проекты роботов-ремонтников. В частности, одну из успешных разработок представил Хеген Шемпфт, инженер Национального консорциума робототехники в Лоуренсвилле: его полутораметровый робот Explorer («Исследователь») может передвигаться в трубах диаметром 15-20 см. Робот напоминает червяка и состоит из семи модулей. У него есть собственное энергообеспечение, и он двигается совершенно самостоятельно, упираясь колесиками в стенки трубы. Он также способен преодолевать изгибы и ответвления в 45-90 градусов. Разрабатывать этого робота, цена которого составляет до 100 тыс. долларов США, помогали NASA и Северо-восточная газовая ассоциация.

«С его помощью в течение часа можно проверить трубы в одном городском районе», - говорит Шемпфт. Робота можно снабдить приборами для электронного сканирования поверхности и трансляции видеоизображений. При этом он способен не только инспектировать газопровод, но и самостоятельно устранять замеченные проблемы. По словам профессора Эриксона, такие устройства «могут обнаружить проблему до того, как она стала проблемой».

«Эти аппараты пригодятся на северо-востоке США, где очень высокая плотность населения и многие коммуникации проходят под зданиями. Там робот сможет починить неисправности, и не потребуется раскапывать газопровод», - говорит Эриксон.

«Между роботом и базой должна быть установлена безопасная и надежная связь», - замечает профессор Эриксон. Чтобы обмениваться данными с устройством, инженеры предложили использовать протокол Wi-Fi, обычно применяемый в компьютерных сетях. Обмен данных по этому протоколу идет с помощью радиосигнала, и ученые заметили, что труба может выступать в качестве своеобразного волновода. «Если в нормальных условиях сигнал исчезает на расстояниях примерно 100-150 метров от передатчика, в трубах устойчивая связь распространяется на 1,5 километра», - поделился своим открытием Эриксон.

Надо заметить, что пока успехи по созданию роботов для трубопроводов оставляют желать лучшего. Впрочем, это касается любых других роботов. По словам американских специалистов, современный промышленный робот, совершающий порядка 10 млн. операций в секунду, не умнее насекомого. Новые высокоскоростные процессоры позволят роботам эволюционировать до уровня рептилий, затем млекопитающих и, наконец, человека. Правда, произойдет это не ранее чем через 40 лет, когда появится возможность обрабатывать 100 трлн. операций в секунду.

Еще одна фундаментальная проблема современной робототехники может быть решена благодаря... World Wide Web. Устройства, снабженные сенсорами, могут получать весьма ограниченные объемы информации из окружающей среды, однако в целом роботы все же остаются заложниками изначально введенных в них данных.

«У робота не слишком много возможностей получить новые знания», — признает Дэвид Бурн, старший научный сотрудник Института робототехники.
В последнее время, по мнению Бурна, накоплены значительные информационные ресурсы, которые могут стать доступны роботам. В ближайшие годы основные достижения в области робототехники могут быть сопряжены с обучением роботов работать с Web, интерпретировать найденную информацию и производить соответствующие действия.

Правда, интерпретация данных, полученных из внешних источников (к числу которых относится и Web), не самая легкая для робота задача. И, скорее всего, так будет еще долгие годы.

Бурн же считает, что лучшие роботы будущего научатся самостоятельно просить о помощи. Один из мобильных роботов Университета Карнеги — Меллона этому уже научился. Он заходит в лифт и, если в нем находятся люди, говорит: «Пожалуйста, нажмите для меня кнопку «Вверх», так как не умеет ездить на лифте самостоятельно.

И это весьма показательное признание специалиста. Степень совершенства робота он привязывает к способности просить о помощи – то есть самые совершенные роботы должны, подобно людям, становиться существами социальными. Итак, робот, как и человек – животное коллективное?

Бубенцов В.Ю.

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Добавление комментария

Имя:*
E-Mail:*
Введите два слова, показанных на изображении: *