Wyspecjalizowane roboty mobilne i ich zastosowania z naciskiem na przemysł górniczy Bartosz BABIAK Koło Naukowe Mechaników Górników Wydział inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Plan prezentacji Robot definicja Podział robotów Pierwsze roboty mobilne Pierwsze maszyny kroczące Pierwsze roboty do prac podwodnych Roboty do prac podwodnych Górniczy Mobilny Robot Inspekcyjny GMRI Własny prototyp- zarys Bibliografia
Robot Robot-słowo pierwszy raz użyte w 1921 przez czeskiego pisarza Karela Čapek a, w sztuce Opilek, oznacza ciężką pracę,wysiłek, pierwotnie określało ono człowieka w uproszczonej wersji przeznaczonego do pracy, obecnie oznacza urządzenie mechaniczne Według definicji wprowadzonej w 1979 roku przez (Robotics Industries Association) robot to: "Programowalny, wielofunkcyjny manipulator zaprojektowany do przenoszenia materiałów, części, narzędzi lub specjalizowanych urządzeń poprzez różne programowalne ruchy, w celu realizacji różnorodnych zadań". Słownik wyrazów obcych [PWN, Warszawa 2003]: robot maszyna lub urządzenie techniczne imitujące działanie (czasem nawet wygląd) człowieka, odznaczające się określonym stopniem automatyzacji [ ]
Podział robotów Ze względu na przeznaczenie [1]: a) Do badań naukowych b) Co celów szkoleniowych c) Do celów przemysłowych d) Do celów badawczych (pod wodą, w przestrzeni kosmicznej, na powierzchni innych planet) Według kryterium mobilności: a) Stacjonarne b) Mobilne (naziemne, portalowe) Ze względu na przeznaczenie [2]: bojowe interwencyjno-inspekcyjne transportowe budowlane rolnicze osobiste i usługowe medyczne roboty do rozrywki i inne Ze względu na generacje [1]: I generacji- głównie roboty przemysłowe II generacji- roboty wyposażone w system wizyjny III generacji IV generacji
Pierwsze roboty mobilne Rys. 2. 1984-Zostaje opracowany PROWLER, pierwszy z serii mobilnych robotów militarnych [4]. Rys. 1. 1930-1940 powstanie rosyjskich teletanków, bezprzewodowych, bezzałogowych czołgów sterowanych radiowo [5]. Rys.3. Robot Scout produkcji PIAP [2]
Pierwsze maszyny kroczące Rys. 4. 1968, AMS-ciężarówka krocząca firmy GE, sterowana przez operatora [6]. Rys. 5.Przykład zastosowania w celach wojskowych [6]
Pierwsze roboty do prac podwodnych Począwszy od lat 40, obserwuję się silny rozwój ROV(remotely operated vehicle)- robotów głębinowych, bezzałogowych, zdalnie sterowanych, pływających na uwięzi (kablolina) Zastosowanie robotów inspekcyjnych [1]: obserwacja np. RPV-430 inspekcja rurociągów np. ROMIS inspekcja konstrukcji np. PROES 1 inspekcja zapór morskich np. TRIGLA naprawa kabli np. SCARAB czyszczenie konstrukcji np. PIPER wspieranie wierceń np. HYDRA niszczenie min np. PAP-104, SEA EAGLE Rys.6. 1975, RCV-225 oraz RCV 150, jedne z pierwszych rynkowych inspekcyjnych robotów typu ROV [7]
Roboty do prac podwodnych inne zastosowania: prowadzenie obserwacji pod lodem, asystowanie przy pracach nurkowych inspekcja obiektów morskich (kadłuby okrętów) identyfikacja zatopionych obiektów Rys. 8. The Double Eagle MkII/III[9] Rys.7. SeaLion 2- współczesny podwodny robot inspekcyjny [8]
Roboty do prac podwodnych Rys. 9. SCARAB -Robot typu ROV, wyspecjalizowany do naprawy kabli Rys. 10. Budowa pojazdu inspekcyjnego z prowadzeniem kablowym [1]
Górniczy Mobilny Robot Inspekcyjny GMRI Prototyp niekomercyjnego robota mobilnego przeznaczonego do badania atmosfery i stanu wyrobiska górniczego, w którym występują zbyt niebezpieczne warunki do wprowadzenia zastępu ratowniczego. Wykonany został w latach 2008-2011 przez PIAP (Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP w Warszawie) we współpracy z Instytutem Technik Innowacyjnych EMAG w Katowicach [11]. Najważniejszymi funkcjami mobilnego robota są: pomiar parametrów atmosfery, wizualizacja stanu wyrobiska, transmitowanie danych do konsoli operatora Rys. 11. Górniczy Mobilny Robot Inspekcyjny
Górniczy Mobilny Robot Inspekcyjny GMRI Założenia konstrukcyjne robota [11]: Gabaryty umożliwiają jego transport przez śluzy o średnicy 800 mm napędy w wykonaniu iskrobezpiecznym budowa zapewnia poruszanie się w trudnych warunkach. warunki pracy: od 20 C do 60 C przekazywanie obrazu do operatora przy wykorzystaniu kamer możliwość dokonania pomiarów Rys. 12. Testy GMRI [11] ze względu na wykonanie iskrobezpiecznie, obudowa, części zewnętrzne są głównie z tworzyw sztucznych oraz z materiałów o ograniczonej zawartości stopów metali lekkich, cyrkonu
GMRI-budowa Rys. 13. Budowa GMRI [11] Rys. 14. Regulacja rozstawu tylnich kół [11]
GMRI-budowa Rys. 15. Regulacja prześwitu, dzięki siłownikom pneumatycznym [11] Układ ruchowy robota jest zasilany sprężony azotem. Elementy układu ruchowego typu siłowniki mogą być sterowane niezależnie lub grupowo. Rys. 16. Uniesienie przednich kół przy pomocy siłownika związanego z konstrukcją mocowania bloku kół przednich [11]
GMRI-pomiary Układ czujników pozwala na pomiary: stężenia metanu tlenku węgla dwutlenku węgla tlenu wilgotności względnej Rys. 17. Sonda w pozycji transportowej i roboczej [11] Ruchoma sonda o długości 1m oraz możliwość podnoszenia korpusu robota, zwiększają skutecznie zasięg obszaru z którego dokonuje się pobrania próbki gazowej.
GRMI-dyrektywa ATEX GRMI jest pierwszym na świecie robotem tego typu, który uzyskał górniczy certyfikat: EX I M1 Ex iai Gdzie: I oznacza Grupę I urządzeń przeznaczonych do pracy w kopalniach, M1 oznacza kategorię urządzeń, które mogą być stosowane zgodnie dyrektywą ATEX i mogą pracować w atmosferze o dowolnej zawartości metanu, ia typ zabezpieczenia, w którym ani iskra, ani temperatura nie mogą spowodować zapłonu atmosfery wybuchowej (zarówno podczas normalnej pracy, jak i przy uszkodzeniu).
Roboty inspekcyjne konstrukcji Rys. 18. RIWEA robot do inspekcji łopatek turbin wiatrowych [12] Rys. 19. Robot opracowany przez Sattara[13] Rys. 20. Robot CIRCA, prototyp [14]
Własny prototyp-zarys Projekt konstrukcji inspekcyjnego robota kroczącego, służącego do diagnostyki wysokich konstrukcji stalowych Oświetleniediody LED Rys. 22. Budowa chwytaków Kamera Zestaw serwomechanizmów Elektromagnesy Rys. 21. Wstępny projekt prototypu robota kroczącego
Bibliografia [1] Morecki Adam: Podstawy robotyki Teoria i elementy manipulatorów i robotów. WNT, W-wa 1999r. [2] Trojnacki Maciej: Tendencje rozwoju mobilnych robotów lądowych. Pomiary Automatyka Robotyka 6/2008 [3] Rozwój Robotyki. http://www.robotyka.com/teoria.php/teoria.4, grudzień 2012. [4] Historia Robotyki lata 1970-1999. http://www.asimo.pl/historia/robotyka_kalendarium_1999.php, grudzień 2012. [5] Wikipedia: Teletanki, http://pl.wikipedia.org/wiki/teletank, grudzień 2012. [6] CarnegieMellonUniversity sroboticsinstitute: GE walkingtruck. www.frc.ri.cmu.edu/~hpm/project.archive/image.archive/other.robots, grudzień 2012. [7] Wernil Robert: Observation Class ROVs Come of Age. Sixth International Symposium on Underwater Technology UT2009, Wuxi, China, http://www.seatrepid.com/files/ut_paper_final-wernli.pdf, grudzień 2012. [8] W Fishers low-cost, high-performance ROVs. http://www.jwfishers.com/rov.htm, grudzień 2012. [9] The Double Eagle MkII/III, SAAB Group. http://www.saabgroup.com/en/naval/underwater-security/remotely- Operated-Vehicles/ROV-Double_Eagle_MkII_III/Features, grudzień 2012. [10] ROV PILOT, http://www.victoriaelectricalservices.50megs.com/custom.html, grudzień 2012. [11] Górska-Szkaradek Jolanta, BorkowiczZbigniew: Pierwszy mobilny robot do zadań specjalnych w kopalniach. Pomiary Automatyka Robotyka. http://www.par.pl/robotyka/roboty-mobilne/408-pierwszy-mobilny-robot-do-zadan-specjalnychw-kopalniach.html, grudzień 2012. [12] RIWEA: The Rope-Climbing Wind Turbine Inspection Robot. http://cleantechnica.com/2009/01/21/riwea-the-ropeclimbing-wind-turbine-inspection-robot, grudzień 2012. [13] SattarT.: Climbing Ring Robot for Inspection of Offshore Wind Turbines. http://robotics.umng.edu.co/8.swf, grudzień2012. [14] Goldman Gabriel: Virginia Tech-The Development of a Novel Climbing Inspection Robot Powered by Compressed Air. http://www.romela.org/wiki/images/8/87/vt_cagi_small.pdf, grudzień 2012 [15] Historia robotyki, podstawowe pojęcia, rodzaje robotów. Politechnika Białostocka, http://aragorn.pb.bialystok.pl/~teodora/rdi/w/w1.pdf, grudzień 2012.
Wyspecjalizowane roboty mobilne i ich zastosowania z naciskiem na przemysł górniczy Dziękuję za uwagę Bartosz BABIAK Koło Naukowe Mechaników Górników Wydział inżynierii Mechanicznej i Robotyki