Wielozadaniowe mobilne roboty …

Wielozadaniowe mobilne roboty … 1/27

Politechnika ŚląskaInstytut Technologii Eksploatacji – PIB

Zadanie badawcze: II.4.1.

Wielozadaniowe mobilne roboty wykorzystujące zaawansowane technologie

Kierownik zadania: Prof. dr hab. inż. Wojciech MOCZULSKI

Obejmuje okres:

1.07.2010 ÷ 31.12.2010

II.4.1

Cel realizacji zadania badawczego

Wielozadaniowe mobilne roboty …II.4.1

Opracowanie i wykonanie zespołu robotów mobilnych przystosowanych do

monitorowania obiektów technicznych i wykonywania specjalistycznych zadań

w ramach nadzoru eksploatacyjnego i ochrony przed zagrożeniami.

Zaplanowany rezultat końcowy:

II.4.1_U_1_1 Robot bazowy „Transporter” (1 szt.) II.4.1_U_1_2 Specjalistyczny robot inspekcyjny "Pathfinder" (2 szt.)II.4.1_U_1_3 Specjalistyczny robot inspekcyjny "Explorer" (1 szt.)

2/27

Harmonogram

Wielozadaniowe mobilne roboty …II.4.1 3/27

Projekt platformy robota Transporter oraz Explorer


Urządzenie do pobierania próbek + zestaw czujników

ManipulatorKosz transportowy

Uniwersalna platforma nośna

TRANSPORTER

EXPLORER

Konfiguracja robotów opartych o uniwersalną platformę nośną

4/27

1050

550

7501400

220

Gąsienice pomocnicze

Płyta montażowaNapędy główne

Skrzynia z akumulatorami

Masa własna 100 kg

Masa całkowita 150 kg

Projekt platformy robota Transporter oraz ExplorerGłówne wymiary


Projekt platformy robota Transporter oraz ExplorerUkłady platformy nośnej


Przestrzeń do montowania elektroniki

Przestrzeń napędu podnoszenia gąsienicy z układem napinania pasa

Układy łożyskowania i przeniesienia napęduŚruba napinająca

Oprawa przesuwna

Silnik + przekładnia planetarna

6/27

Typ silnika Silniki DC

Liczba silników 2

Napięcie zasilania [V] 24

Typ przekładni Planetarna

Moc nominalna [W] 480

Maksymalny moment [Nm] 300

Masa napędu [kg] 13,2

Prędkość maksymalna [km/h] 5

Kąt podjazdu [%] 40

Projekt platformy robota Transporter oraz ExplorerNapęd główny


Silnik

Przekładnia planetarna

Uchwyt umożliwiający naciąganie pasa

Koło napędowe

7/27

Typ silnika Silnik DC

Napięcie zasilania [V] 24

Moc nominalna [W] 120

Maksymalny moment [Nm] 350

Masa zespołu napędowego [kg] 11,4

Typ przekładniPlanetarna i

pasowa

Zakres ruchu [ ˚] 180

Szybkość działania (pełny zakres) [s] 4

Projekt platformy robota Transporter oraz ExplorerNapęd pomocniczy


Silnik Hamulec

Przekładnia planetarna

Przekładnia pasowa

Uchwyt mocującyZakres ruchu

8/27

Projekt platformy robota Transporter oraz ExplorerZasilanie


Rama z profili aluminiowych

Poszycie z blachy aluminiowej

Ogniwa akumulatora

( 2 x 4 szt.)

Typ ogniwLitowo-fosforowo-

żelazowe

Ilość ogniw 8

Masa akumulatorów [kg]

12

Pojemność baterii [Ah] 40

Warunki pracy napędu Średnie Lekkie Ciężkie

Czasowe wykorzystanie napędu [%]

100 80 70

Pobór mocy [W]

Napęd 480 160 780

Komputer 80 80 80

Sensory 20 20 20

Czas pracy [h] 1,66 4,21 1,49

9/27

Projekt platformy robota Transporter


Załadowane cztery roboty Pathfinder

Listwa ramowa 4x13,5x0,8

Blacha perforowana otworowa

Rg 10-20,78 gr. 1mm

Siatka zgrzewana 25x25x0,8

Blacha perforowana

Qg 3-5 gr. 1mm

250

mm

Kosz przystosowany do transportu innych

ładunków

Wyjmowane i składane przegródki

Kosz robota Transporter

10/27

Projekt platformy robota Pathfinder


350

300

140÷

15033

÷38

KAMERA Z OŚWIETLACZEM

CZUJNIK TEMPERATURY

OTOCZENIA

Masa własna 5 kg

Masa całkowita 5,5 kgMIKROFON I GŁOŚNIK

11/27



Modułowy korpus

WYMIENNY MODUŁ

UKŁADÓW SENSORYCZNYCH

WYMIENNY KORPUS

AKUMULATORA

POKRYWA KORPUSU

KORPUS ROBOTA

12/27



Układ napędowy i jezdny

PIASTA KOŁA

OBRĘCZSILIKONOWA

OPONAUCHWYT SILNIKA

SILNIK Z PRZEKŁADNIĄ

13/27



Uchwyt do przenoszenia robota oraz antena do komunikacji

14/27

Manipulator


Zakresy działania

Podstawa wraz ze sterowaniem

5 stopni swobody

Manipulator


Zintegrowany układ napędowy

Sterownik

Zabudowany układ napędowy- zabezpieczenie przed czynnikami atmosferycznymi- dodatkowe łożyskowanie

Układ pobierania próbek

Koncepcja


Koncepcje układu do pobierania próbekUkład wbijający próbnik

Wkręcanie próbnika

Obrotowy magazyn na 4 próbki

Dwa stopnie swobody

Śrubowe zabezpieczenie próbnika

Układ pobierania próbek

Rozwiązania szczegółowe


Siła wkręcania – 3600 N

Napęd Dunkenmotoren

Napęd próbnika

Prędkość obr.: 32 RPMSkok na obr.: 8 mm

Przekładnia paskowa zębata 1:2,99

Łożyskowanie + prowadzenie śruby

Przekładnia układu magazynu

System mocowania czujników

Komponenty

Wielozadaniowe mobilne roboty …

Prowadnica DryLine 17Obudowa aluminiowa CP-FA7

Dławik PG7

Obudowa elektroniki układu mocowania

Płytka układu zatrzaskowego

II.4.1

Gniazdo G30E3M

19/27

System mocowania czujników

Zasada działania


Zatrzask GN615-KS Łożysko NW-02-17

Uniwersalne mocowanie dla dużych czujników Obudowa IP65 dla małych czujników

Wtyk G30E3F

20/27

ARM9ETHERNET

USB / AUDIO

USB / VIDEO

PWM

SPI

I2C

ETHERNET

ARM9USB / VIDEO

USB / AUDIO

PWM

I2C

SPIAVRRS232

Zadania wysokopoziomowe Zadania niskopoziomowe

System sterowania

Struktura


System sterowania

Elementy układu sterowania


Oświetlacz Czujnik temperatury

Elementy układów monitorowania otoczenia

Jednostka centralna

Elementy napędu

22/27

System sterowania

Układy komunikacyjne


Pentagram Hornet 802.11n

Rozwiązanie amatorskie

Ubiquiti BulletM2

Rozwiązanie profesjonalne

Radiolinx RLXIB-IHW

Rozwiązanie przemysłowe

23/27

System sterowania

Układy komunikacyjne - badanie zasięgu różnych rozwiązań


A) Rozwiązanie amatorskie

B) Rozwiązanie profesjonalne

C) Rozwiązanie przemysłowe

- Brak łączności

Punkt A [%] B [dBm] C [dBm]

1 100 -32 -42

2 96 -45 -45

3 52 -70 -82/89

4 36 -80 -

5 32 -84 -

6 - -86 -

7 82 -32 -52

8 42 -82 -88

9 - -84 -

6

AP78

95432

1

R=50m

24/27

Podsumowanie


Uzyskane efekty praktyczne obejmują następujące rozwiązania konstrukcyjne:

rozwiązanie konstrukcyjne modelowej platformy nośnej robota Pathfinder;

rozwiązanie konstrukcyjne układu pozycjonowania anteny robota Pathfinder;

rozwiązanie konstrukcyjne modelowej platformy gąsienicowej robotów Transporter/Explorer;

rozwiązanie konstrukcyjne manipulatora modularnego (dla robota Transporter);

rozwiązanie konstrukcyjne urządzenia do pobierania próbek gleby (dla robota Explorer);

rozwiązanie konstrukcyjne systemu mocowania modułowych czujników.

Planowane prace w ramach kolejnego etapu w I półroczu 2011 roku, obejmują:

w ramach KM III - kontynuację opóźnionych prac wykonawczych konstrukcji robotów oraz opracowanie kompletnej dokumentacji konstrukcyjnej modułów monitorowania otoczenia,

w ramach KM IV - kontynuację prac obejmujących układy sterowania robotów.

2

1

25/27

Przewidywane kierunki komercjalizacji robotów


Przeglądy eksploatacyjne i kontrole obiektów technicznych prowadzone przez firmy specjalistyczne:

• otrzymywanie informacji o charakterze ilościowym i jakościowym o obiekcie podlegającym

inspekcji,• monitorowanie pomieszczeń i przestrzeni otwartych, wizualna ocena stanu otoczenia (inspekcja wizyjna),

Wspomaganie działania służb ratunkowo-gaśniczych: • przewóz ładunków niebezpiecznych, • pobieranie próbek na skażonym terenie, • detekcję i lokalizację wycieków instalacji chemicznych,• detekcja zagrożenia pożarowego, • lokalizacja osób poszkodowanych na terenie gruzowiska, pogorzeliska, szczególnie w miejscach trudnodostępnych - w tym zdalny kontakt głosowy z poszkodowanymi,

Wspomaganie działania służb ratownictwa górniczego (ratownictwa technicznego kopalni): • otrzymywanie informacji o charakterze ilościowym i jakościowym dotyczących atmosfery podziemnej w kopalni,• lokalizacja osób poszkodowanych na terenie po podziemnym zawale, pożarze, wybuchu, szczególnie w miejscach trudnodostępnych - w tym zdalny kontakt głosowy z poszkodowanymi.

26/27

Dziękujemy za uwagę


Wielozadaniowe mobilne roboty …

Documents

Transcript of Wielozadaniowe mobilne roboty …