Instytut Technologii Eksploatacji – PIB Zadanie badawcze: Politechnika Śląska Instytut 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 Wielozadaniowe mobilne roboty … 1/27

Cel realizacji zadania badawczego 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.) II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 2/27

Harmonogram II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 3/27

Projekt platformy robota Transporter oraz Explorer Konfiguracja robotów opartych o uniwersalną platformę nośną Kosz transportowy Manipulator Urządzenie do pobierania próbek + zestaw czujników TRANSPORTER Uniwersalna platforma nośna EXPLORER II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 4/27

Projekt platformy robota Transporter oraz Explorer Główne wymiary 220 1400 750 Napędy główne Płyta montażowa Gąsienice pomocnicze 550 1050 Masa własna 100 kg Masa całkowita 150 kg Skrzynia z akumulatorami II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 5/27 5

Projekt platformy robota Transporter oraz Explorer Układy platformy nośnej Przestrzeń do montowania elektroniki Przestrzeń napędu podnoszenia gąsienicy z układem napinania pasa Silnik + przekładnia planetarna Układy łożyskowania i przeniesienia napędu Śruba napinająca Oprawa przesuwna II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 6/27

Projekt platformy robota Transporter oraz Explorer Napęd główny 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 Silnik Koło napędowe Przekładnia planetarna Uchwyt umożliwiający naciąganie pasa II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 7/27

Projekt platformy robota Transporter oraz Explorer Napęd pomocniczy Zakres ruchu Silnik Hamulec Uchwyt mocujący Przekładnia planetarna Typ silnika Silnik DC Napięcie zasilania [V] 24 Moc nominalna [W] 120 Maksymalny moment [Nm] 350 Masa zespołu napędowego [kg] 11,4 Typ przekładni Planetarna i pasowa Zakres ruchu [ ˚] 180 Szybkość działania (pełny zakres) [s] 4 Przekładnia pasowa II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 8/27

Litowo-fosforowo-żelazowe Projekt platformy robota Transporter oraz Explorer Zasilanie Rama z profili aluminiowych Poszycie z blachy aluminiowej Ogniwa akumulatora ( 2 x 4 szt.) Typ ogniw Litowo-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 Sensory 20 Czas pracy [h] 1,66 4,21 1,49 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 9/27

Projekt platformy robota Transporter Kosz robota Transporter 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 750 mm 250 mm 700 mm Kosz przystosowany do transportu innych ładunków Wyjmowane i składane przegródki Załadowane cztery roboty Pathfinder II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 10/27

Projekt platformy robota Pathfinder 300 350 33÷38 140÷150 CZUJNIK TEMPERATURY OTOCZENIA KAMERA Z OŚWIETLACZEM Masa własna 5 kg Masa całkowita 5,5 kg MIKROFON I GŁOŚNIK II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 11/27

Projekt platformy robota Pathfinder Modułowy korpus POKRYWA KORPUSU KORPUS ROBOTA WYMIENNY MODUŁ UKŁADÓW SENSORYCZNYCH WYMIENNY KORPUS AKUMULATORA II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 12/27

Projekt platformy robota Pathfinder Układ napędowy i jezdny PIASTA KOŁA SILNIK Z PRZEKŁADNIĄ UCHWYT SILNIKA SILIKONOWA OPONA OBRĘCZ II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 13/27

Projekt platformy robota Pathfinder Uchwyt do przenoszenia robota oraz antena do komunikacji II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 14/27

Podstawa wraz ze sterowaniem Manipulator Zakresy działania 5 stopni swobody Podstawa wraz ze sterowaniem II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 15/27

Zintegrowany układ napędowy Manipulator Zintegrowany układ napędowy Sterownik Zabudowany układ napędowy - zabezpieczenie przed czynnikami atmosferycznymi - dodatkowe łożyskowanie II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 16/27

Układ pobierania próbek Koncepcja Układ wbijający próbnik Koncepcje układu do pobierania próbek Wkręcanie próbnika Dwa stopnie swobody Obrotowy magazyn na 4 próbki Śrubowe zabezpieczenie próbnika II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 17/27

Układ pobierania próbek Rozwiązania szczegółowe Napęd próbnika Prędkość obr.: 32 RPM Skok na obr.: 8 mm Napęd Dunkenmotoren Przekładnia paskowa zębata 1:2,99 Łożyskowanie + prowadzenie śruby Siła wkręcania – 3600 N Przekładnia układu magazynu II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 18/27

System mocowania czujników Komponenty Obudowa elektroniki układu mocowania Dławik PG7 Gniazdo G30E3M Płytka układu zatrzaskowego Prowadnica DryLine 17 Obudowa aluminiowa CP-FA7 II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 19/27

System mocowania czujników Zasada działania Wtyk G30E3F Zatrzask GN615-KS Łożysko NW-02-17 Uniwersalne mocowanie dla dużych czujników Obudowa IP65 dla małych czujników II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 20/27

ARM9 AVR ARM9 System sterowania ETHERNET USB / VIDEO USB / AUDIO PWM Struktura Zadania wysokopoziomowe Zadania niskopoziomowe ETHERNET ARM9 USB / VIDEO USB / AUDIO PWM I2C SPI AVR RS232 ARM9 ETHERNET PWM USB / VIDEO SPI USB / AUDIO I2C II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 21/27

Elementy układów monitorowania otoczenia System sterowania Elementy układu sterowania Jednostka centralna Oświetlacz Czujnik temperatury Elementy napędu Elementy układów monitorowania otoczenia II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 22/27

System sterowania Układy komunikacyjne Pentagram Hornet 802.11n Rozwiązanie amatorskie Ubiquiti BulletM2 Rozwiązanie profesjonalne Radiolinx RLXIB-IHW Rozwiązanie przemysłowe II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 23/27

Punkt A [%] B [dBm] C [dBm] System sterowania Układy komunikacyjne - badanie zasięgu różnych rozwiązań Punkt A [%] B [dBm] C [dBm] 1 100 -32 -42 2 96 -45 3 52 -70 -82/89 4 36 -80 - 5 32 -84 6 -86 7 82 -52 8 42 -82 -88 9 6 AP 7 8 9 5 4 3 2 1 R=50m Rozwiązanie amatorskie Rozwiązanie profesjonalne Rozwiązanie przemysłowe - Brak łączności II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 24/27

Podsumowanie 1 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. 2 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. II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 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. II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 26/27

Dziękujemy za uwagę II.4.1 Wielozadaniowe mobilne roboty … 27/27