Разработка математической модели механической системы внутритрубного робототехнического комплекса - Кучев, Дмитрий Николаевич (Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, 2024)
Рассмотрена проблема диагностики трубопроводов Российской Федерации. Приведена краткая статистическая информация по отказам технологических трубопроводов различного назначения. Представлены причины возникновения аварий, проанализированы технические решения своевременной диагностики трубопроводов с использованием внутритрубных робототехнических устройств. Предложена новая конструкция внутритрубного робототехнического комплекса с возможностью движения по участкам сложной геометрии, представлено исследование по разработке математического описания механической системы внутритрубного робототехнического комплекса для последующего создания системы управления движением устройства по его перемещению внутри трубопровода. При выполнении исследования использованы методы анализа, синтеза, обобщения научного опыта в области автоматизированных внутритрубных устройств, методы теоретической механики, мехатроники и робототехники. В результате получено математическое описание перехода статически уравновешенной механической системы в движение устройства, когда тяги расч с .F F> Получены зависимости влияния параметров конструкции и ее ориентации на скалярные величины сил реакций опор колесных движителей; так, при массе устройства 12 кг, ориентации угла наклона трубопровода 0 градусов и минимальной силе прижатия колесных движителей результирующая сил реакций опор составляет 117,6 Н. Полученные зависимости позволяют учитывать распределение силы тяжести между опорными ногами в зависимости от параметров конструкции автоматизированного устройства, а также ее ориентации. При этом силы реакции опор колесных движителей являются главной составляющей при определении тягового усилия движения устройства. В свою очередь, это позволяет вычислить необходимые усилия на опорных ногах для поддержания пространственного положения устройства в зависимости от углов ориентации ( ),,θ α перемещения диагностического оборудования устройства на необходимую позицию диагностирования относительно трубопровода, выполнить подбор электродвигателя. Результаты исследования могут быть использованы при разработке внутритрубных робототехнических устройств опорно-нажимного типа.