Wyspecjalizowane roboty mobilne

i ich zastosowania z naciskiem na

przemysł górniczy 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 maszyny kroczące

� Pierwsze roboty do prac podwodnych

� Roboty do prac podwodnych

� Górniczy Mobilny Robot Inspekcyjny GMRI

� Własny prototyp- zarys

� Bibliografia

Robot

Według definicji wprowadzonej w 1979 roku przez (Robotics Industries

Association) robot to:

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

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)

innych planet)

Ze względu na generacje [1]:I generacji- głównie roboty przemysłowe

II generacji- roboty wyposażone w system wizyjny

III generacji

IV generacji

Ze względu na przeznaczenie [2]:• bojowe

• interwencyjno-inspekcyjne

• transportowe

• budowlane

• rolnicze

• osobiste i usługowe

• medyczne

• roboty do rozrywki i inne

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 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: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.trudnych warunkach.

� warunki pracy: od 20°C do 60°C

� przekazywanie obrazu do operatora przy

wykorzystaniu kamer

� możliwość dokonania pomiarów

� ze względu na wykonanie iskrobezpiecznie, obudowa, części zewnętrzne są

głównie z tworzyw sztucznych oraz z materiałów o ograniczonej zawartości

stopów metali lekkich, cyrkonu

Rys. 12. Testy GMRI [11]

GMRI- budowa

Rys. 14. Regulacja rozstawu tylnich kół [11]

Rys. 13. Budowa GMRI [11]

GMRI- budowa

Układ ruchowy robota jest zasilany

sprężony azotem. Elementy układu

ruchowego typu siłowniki mogą być

sterowane niezależnie lub grupowo.

Rys. 15. Regulacja prześwitu, dzięki siłownikom pneumatycznym [11]

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 ia IGdzie:

I – oznacza Grupę I urządzeń przeznaczonych do pracy w kopalniach,

M1 – oznacza kategorię urządzeń, które mogą być stosowane zgodnie 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

Oświetlenie-

diody LED

KameraZestaw serwo-

mechanizmów

Elektromagnesy

Rys. 22. Budowa chwytaków

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] Carnegie Mellon University’s Robotics Institute: GE walking truck.

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.[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, Borkowicz Zbigniew: Pierwszy mobilny robot do zadań specjalnych w kopalniach. Pomiary

Automatyka Robotyka. http://www.par.pl/robotyka/roboty-mobilne/408-pierwszy-mobilny-robot-do-zadan-specjalnych-

w-kopalniach.html, grudzień 2012.

[12] RIWEA: The Rope-Climbing Wind Turbine Inspection Robot. http://cleantechnica.com/2009/01/21/riwea-the-rope-

climbing-wind-turbine-inspection-robot, grudzień 2012.

[13] Sattar T.: Climbing Ring Robot for Inspection of Offshore Wind Turbines. http://robotics.umng.edu.co/8.swf,

grudzień 2012.

[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