Воронеж, Воронежская область, Россия
УДК 004.896 Искусственный интеллект в промышленных системах. Интеллектуальные САПР и АСУ. Интеллектуальные роботы
Трубопроводы обеспечивают наиболее экономичный способ транспортировки различных газов и жидкостей. В ходе эксплуатации трубопроводы подвергаются различным внешним воздействиям, приводящим к появлению ряда дефектов. Поэтому необходимо периодически выполнять диагностику трубопроводов с целью уменьшения вероятности возникновения аварийных ситуаций. Распределительные газопроводы имеют наибольшую протяженность среди различных трубопроводов. Для проведения их диагностики целесообразно использовать мобильные колесные роботы. Двухзвенная конструкция робота способствует повышению его маневренности при прохождении сложных участков трубопровода (поворотов, отводов, спусков, подъемов). Также данная конструкция позволяет достаточно просто сменить один диагностический модуль на другой в зависимости от поставленных задач дефектоскопии и материала труб газопровода. Для управления перемещением робота предполагается использовать следующие режимы: 1) управление с помощью пульта оператора с передачей сигналов по оптоволоконному кабелю; 2) управление с помощью бортового микроконтроллера робота. Первый режим предназначен для управления перемещением робота внутри трубопровода при проведении процедуры диагностирования. Второй режим используется при возврате робота в точку старта по команде оператора или при обрыве оптоволоконного кабеля. Особенность данного подхода заключается в том, что при работе в первом режиме в памяти микроконтроллера сохраняется управляющая информация о прохождении роботом сложных участков трубопровода. Затем эта информация используется во втором режиме при возврате робота в точку старта. Рассмотренные укрупненные алгоритмы необходимы для обоснования концептуальных решений при реализации системы управления двухзвенным колесным роботом для внутритрубной диагностики газораспределительных сетей.
газораспределительная сеть, внутритрубная диагностика, двухзвенный колесный робот, электронная система управления, волоконно-оптическая связь, бортовой микроконтроллер, укрупненные алгоритмы управления.
1. Ворочаева, Л. Ю. Классификационные признаки роботов, перемещающихся по трубам / Л. Ю. Ворочаева, С. И. Савин // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2018. №3. С. 89-100. – DOI:https://doi.org/10.12737/article_ 5abfc9c46d1462.45506145.
2. Binil, J. Pipe inspection robots: a review / J. Binil, M. Shafeek // GC-RDCT-2022 IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 1272 (2022) 012016. 11 p. DOI:https://doi.org/10.1088/1757-899X/1272/1/012016.
3. 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, No. 10. – P. 745-754. – DOI:https://doi.org/10.18178/ijmerr.11.10.745-754.
4. Pipeline Robotic Inspection Monitoring System Overview / A. Yu. Abdullahi [et al.] // 1st International Conference on Innovative Academic Studies (ICIAS), September 10-13, 2022. Pp. 106-112. – Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/363800756_ Pipeline_Robotic_Inspection_Monitoring_System_Overview.
5. Боровинский, Д. Д. Классификация внутритрубных роботов-дефектоскопов / Д. Д. Боровинский, А. В. Стариков // Сб. тр. Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы автоматизации, роботизации и управления в технических, организационных, экономических системах». Воронеж, 2025. С. 26-39. DOI:https://doi.org/10.58168/AIARMTOES2025_26-39.
6. Мальчиков, А. В. Разработка мобильной гусеничной платформы для внутритрубной диагностики / А. В. Мальчиков, А. П. Бурцев // Сб. науч. статей 6-й Всероссийской научной конференции перспективных разработок молодых ученых «Молодежь и наука: шаг к успеху». В 3-х томах. Том 3. Курск, 2022. С. 280-284.
7. 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. – P. 39-46. – DOIhttps://doi.org/10.1109/ICIT46573.2021.9453583.
8. Транспортный модуль внутритрубного диагностического модуля / А. И. Прядко, Н. В. Павлов, Д. С. Попов [и др.] // Робототехника и техническая кибернетика. 2023. №11(3). С. 224-231. – DOI:https://doi.org/10.31776/RTCJ.11308.
9. Патент на полезную модель RU 194854 U1. 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.
10. Design and Motion Planning of a Wheeled Type Pipeline Inspection Robot / R.S. Elankavi [et al.] // Journal of Robotics and Control (JRC) – 2022. – Vol. 3, Issue 4. – Pp. 415-430. – DOI:https://doi.org/10.18196/jrc.v3i4.14742.
11. Design and motion analysis of multi-motion mode pipeline robot / Feng Yan [et al.] // 2022 8th International Symposium on Sensors, Mechatronics and Automation System, J. Phys.: Conf. Ser. 2246 (2022) 0120029 DOIhttps://doi.org/10.1088/1742-6596/2246/1/012029.
12. Патент RU 2 835 290 C1. СПК F16L 55/26 (2025/01) Способ управления внутритрубным роботом при его движении по криволинейному участку трубопровода: №2024126282: заявл. 16.10.2024; опубл. 24.02.2025 / И. Э. Келлер, Д. Н. Кучев.
13. Кадхим, Д. Управление перемещением колесного робота в трубопроводах с переменным проходным сечением / Дхиргаам Кадхим // Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.02.05. Владимир, 2011. 18 с.
14. Волков, В. А. Адаптивная подвеска внутритрубного диагностического робота / В. А. Волков // Робототехника и техническая кибернетика. 2024. №12(1). С. 63-70. – DOI:https://doi.org/10.31776/RTCJ.12108.
15. Novel mechanism and simple locomotion strategies for an in-pipe robot that can inspect various pipe types / D. Lee [et al.] // Mechanism and Machine Theory. 2012. №56. Pp. 52-68. DOI:https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2012.05.004.
16. Design and Fabrication of Pipe Inspection Robot / M. Shobha [et al.] // International Journal of Research Publication and Reviews. 2023. Vol. 4. №6. Pp. 1598-1603.
17. Torgal, S. Non Destructive Inspection of Pipe using Pipe Inspection Robot / S. Torgal // IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering. 2016. Vol. 13, Issue 3. Pp. 87-89. DOI:https://doi.org/10.9790/1684-1303018789.
18. Князьков, М. М. Исследование управляемых движений миниатюрных многозвенных роботов для действий в ограниченных пространствах / М. М. Князьков // Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.02.05. Москва, 2007. 21 с.
19. Князьков, М. М. Многозвенные роботы для движения внутри труб малых диаметров / М. М. Князьков, Е. А. Семенов, М. Ю. Рачков // Машиностроение и инженерное образование. 2009. №1. С. 31-36.
20. Разработка динамической модели для оценки профильной проходимости двухзвенного внутритрубного робота / А.И. Комиссаров, К. Е. Бяков, В. Б. Холоденко, О. А. Корниенко // Известия ЮФУ. Технические науки. 2021. Вып. 5. С. 39-49. DOI:https://doi.org/10.18522/2311-3103-2021-5-39-49.
21. Kakogawa, A. Design of a multilink-articulated wheeled pipeline inspection robot using only passive elastic joints / A. Kakogawa, S. Ma // Advanced Robotics (Taylor & Francis). 2018. Vol. 32. Issue 1. Pp. 37-50. DOI:https://doi.org/10.1080/01691864.2017.1393348.
22. Venkateswaran, S. A new inspection robot for pipelines with bends and junctions / S. Venkateswaran, D. Chablat // Advances in Mechanism and Machine Science. 2019. Pp.33-42. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-030-20131-9_4.
23. Kakogawa, A. Robotic Search and Rescue through In-Pipe Movement / A. Kakogawa, S. Ma // Unmanned Robotic Systems and Applications; Edited by M. Reyhanoglu and G. De Cubber. 2020. DOI: 10.5772.intechopen.88414.
24. Song, Z. Research Status and Development Trend of Oil and Gas Pipeline Robot / Z. Song, Y. Luo // Academic Journal of Science and Technology. 2022. Vol. 3, №3. Pp. 134-140.
25. Стариков, А. В. Основы алгоритмизации и программирования на языке Си: учеб. пособие / А. В. Стариков; М-во науки и высшего образования РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». Воронеж, 2024. 256 с. ISBN 978-5-7994-1117-6.
26. Голубкин, И. А. Исследование и моделирование процесса проведения дефектоскопии газопроводов мобильным колесным роботом / А. И. Голубкин, А. В. Антонов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2014, №1. С. 18-28. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_21118923_76740243.pdf.
27. Голубкин, И. А. Система управления мобильным колесным роботом для внутритрубной инспекции газопроводов / А. И. Голубкин, И. А. Щербаков // Информатика и системы управления, 2014, №4 (42). С. 129-140. URL: http://media/2014/N42_14.pdf.
28. Голубкин, И. А. Управление колесным роботом для внутритрубной диагностики газопроводов / А. И. Голубкин // Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.13.01. Астрахань, 2016. 16 с.
29. Лариошкин, И.Н. Система управления робототехническим комплексом на базе мобильного робота с локальными контурами управления / И. Н. Лариошкин, Т. А. Акименко // Известия Тульского государственного университета. Технические наука. 2020. № 9. С. 260-265.
30. Воротников, С. А. Система управления миниатюрным внутритрубным роботом / С. А. Воротников, Н. И. Никитин, М. Чеккарелли // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2015. № 8 (665). С. 49-57.
31. Алак Сабах Алхалили. Управление движением колесного мобильного робота на основе имитационного моделирования / Алак Сабах Алхалили, Е. А. Лукьянов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2022. №8. С. 112-121. DOI:https://doi.org/10.34031/2071-7318-2022-7-8-112-121.
32. Анисимов, В. И. Мобильный робототехнический комплекс с управлением по оптоволоконной линии / В. И. Анисимов, А. В. Пшедромирский, Ю. П. Апарина // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2012. №3. С. 34-36.
33. Мартыненко, Ю. Г. Управление движением мобильных колесных роботов / Ю. Г. Мартыненко // Фундаментальная и прикладная математика. 2005. Том 11. №8. С. 29-80.
