Мобильный робот

Полезная модель относится к мобильным роботам с клиренсом и предназначена для перемещения по плоской горизонтальной (или с малым уклоном) поверхности в зонах, доступ к которым опасен для человека, например, из-за наличия радиоактивных загрязнений. Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в простоте очистки ходовой части, выполненной в виде герметичных камер и в обеспечении разматывания и укладки укрывного материала при перекатывании устройства по поверхности, доступ к которой опасен для человека. Использование предлагаемого устройства также позволяет проводить мониторинг опасных для здоровья человека зон, а также производить необходимые действия для обеспечения безопасности (дезактивация, локализация и т.д.) с помощью дистанционного управления. Указанный технический результат достигается тем, мобильный робот, включающий ходовую часть, дистанционно управляемый привод, поперечную перемычку, выполненную с возможностью размещения на ней дополнительного оборудования, и две герметичные камеры, жестко закрепленные на концах перемычки, отличающийся тем, что что функцию ходовой части исполняют герметичные камеры, выполненные в виде соосных перемычке полых цилиндров, равных по диаметру, на одном конце перемычки соосно с возможностью поворота закреплен элемент со смещенным центром массы, а дистанционно управляемый привод размещен на элементе со смещенным центром массы и выполнен с возможностью зацепления с перемычкой посредством зубчатой передачи, при этом элемент со смещенным центром массы и привод установлены только в одной герметичной камере. 2 з.п.ф., 2 илл.

Полезная модель относится к мобильным роботам с клиренсом и предназначена для перемещения по плоской горизонтальной (или с малым уклоном) поверхности в зонах, доступ к которым опасен для человека, например, из-за наличия радиоактивных загрязнений. Устройство может быть использовано, например, для укладки на поверхность, по которой оно перемещается, различных гибких свернутых в рулон материалов, в том числе, укрывных или дезактивирующих полотен, или сетчатого армирующего материала. Устройство может также использоваться для доставки на внешней маятниковой подвеске различных датчиков, телекамер и т.п. для обследования опасных для человека зон.

Известна полезная модель «Мобильный робот» (патент РФ 14037, кл. В62D 57\02, публ. 2000 г.) Мобильный, имеющий большой клиренс, робот, состоящий из ходовой части и привода, причем ходовая часть выполнена в форме двух расположенных с боков гусеничных лент, снабженных натяжными и перекатными роликами, а привод представляет собой два электрических привода с элементами питания - аккумуляторами, заключенными в две симметричные, размещенные внутри гусеничных лент, изолированные от внешней среды, герметизированные камеры, содержащие также органы управления с датчиками и микрокомпьютерами.

К причинам, препятствующим использованию известного мобильного робота, следует отнести сложность очистки гусеничных лент после перемещения по загрязненным поверхностям, например, радиоактивным частицам.

Устройство по патенту 14037 выбрано в качестве прототипа как наиболее близкое техническое решение по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является доступность и простота очистки ходовой части от опасных для человека загрязнений, например, радиоактивных.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в простоте очистки ходовой части, выполненной в виде герметичных камер и в обеспечении разматывания и укладки укрывного материала при перекатывании устройства по поверхности, доступ к которой опасен для человека. Использование предлагаемого устройства также позволяет проводить мониторинг опасных для здоровья человека зон, а также производить необходимые действия для обеспечения безопасности (дезактивация, локализация и т.д.) с помощью дистанционного управления. При этом конструкция устройства за счет своей герметичности и отсутствия внешних узлов и деталей легко очищается от любых загрязнений.

Указанный технический результат достигается тем, что мобильный робот, включающий ходовую часть, дистанционно управляемый привод, поперечную перемычку, выполненную с возможностью размещения на ней дополнительного оборудования, и две герметичные камеры, жестко закрепленные на концах перемычки, отличающийся тем, что функцию ходовой части исполняют герметичные камеры, выполненные в виде соосных перемычке полых цилиндров, равных по диаметру, на одном конце перемычки соосно с возможностью поворота закреплен элемент со смещенным центром массы, а дистанционно управляемый привод размещен на элементе со смещенным центром массы и выполнен с возможностью зацепления с перемычкой посредством зубчатой передачи, при этом элемент со смещенным центром массы и привод установлены только в одной герметичной камере.

Перемычка может быть выполнена в виде стержня, на котором коаксиально размещена полая трубка с возможностью свободного вращения относительно стержня, а на трубку намотан укрывной материал.

В качестве укрывного материала предпочтительно использовать рулонную армирующую сетку.

Полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 представлен общий вид робота, на фиг.2 - ходовая часть (разрез) в виде герметичной камеры с элементом со смещенным центром массы, приводом и зубчатой передачей.

Мобильный робот содержит:

Ходовую часть (1), дистанционно управляемый привод (2), поперечную перемычку (3), выполненную, например, в виде стержня, две герметичные камеры (4), жестко закрепленные на концах перемычки (3), выполняют функцию ходовой части (1). Камеры (4) выполнены в виде соосных перемычке (3) полых цилиндров одинакового диаметра. На одном конце перемычки (3) соосно с возможностью поворота закреплен элемент (5) со смещенным центром массы. Дистанционно управляемый привод (2) размещен на элементе (5) со смещенным центром массы и выполнен с возможностью зацепления с перемычкой (3) посредством зубчатой передачи (6). Элемент (5) и привод (2) установлены только в одной из двух герметичных камер (4).

Для доставки укрывного материала (7) в опасную для человека зону перемычка (3) вставлена в полую трубку (8) с обеспечением свободного вращения вокруг перемычки (3). На трубку (8) намотан укрывной материал (7), например, рулонная армирующая сетка.

Предлагаемая полезная модель работает следующим образом:

В исходном положении устройство с ходовой частью (1) в виде камер (4) с перемычкой (3) и элементом (5) со смещенным центром массы находится в нижней точке окружности точно под осью перемычки (3). При подаче дистанционной команды на привод (2), он начинает вращаться, перекатываясь вокруг зубчатого венца (6) и перемещая элемент (5) со смещенной центром массы, например, свинцовый груз по окружности относительно оси перемычки (3). При этом, по мере перемещения элемента (5) со смещенной центром массы по дуге окружности, возрастает катящий момент, который действует на устройство в целом. Катящий момент передается цилиндрической камере (4) за счет взаимодействия привода (2) и зубчатого передачи (6). Когда катящий момент превышает имеющееся сопротивление качению, цилиндрическая камера (4) вращается, перекатывая по поверхности весь робот, при этом элемент (5) со смещенной центром массы вновь оказывается в исходном положении точно под осью перемычки (3). Привод (2) продолжает вращение и описанный цикл повторяется вновь, благодаря чему осуществляется пошаговое поступательное движение мобильного робота.

Для проведения дистанционных работ по очистке поверхности от радиоактивных загрязнений:

На перемычку (3) надевают свободно вращающуюся трубку (8) с намотанным укрывным материалом (7) в виде рулона. Для этого конец материала (7), который необходимо разложить по поверхности, закрепляется на трубке (8) устройства и материал (7) вручную наматывается поверх трубы. Свободный конец материала (7) закрепляется на поверхности, по которой устройство будет перемещаться с помощью дистанционного управления. В процессе поступательного движения устройства укрывной материал (7) натягивается между точкой закрепления на поверхности и свободно вращающейся трубой (8) на устройстве. За счет этого натяжения материал (7) сматывается с трубы (8) и свободно укладывается на поверхность.

Мобильный робот был испытан в производственном помещении на горизонтальном полу из цементной плитки. При перемещении по поверхности мобильный робот преодолевал препятствия в виде пучков ветоши, проводов, мелких крепежных деталей и различных дефектов напольного покрытия.

Команды на пуск, остановку и движение назад передавались от оператора к мобильному роботу на расстоянии 10 метров при помощи пульта дистанционного управления. При подаче дистанционной команды на привод (2), он начинал вращаться, перекатываясь вокруг зубчатого венца (60 и перемещая элемент (5) со смещенным центром массы в виде свинцового груза по окружности относительно оси перемычки (3). Возрастающий катящий момент обуславливающий перекатывание цилиндрической камеры (4), за счет взаимодействия привода (2) и зубчатой передачи (6), последовательно обеспечивал и перекатывание по поверхности всего робота, осуществляя пошаговое поступательно-вращательное движение мобильного робота.

Прямолинейное перемещение устройства обеспечивалось использованием жесткой перемычки (3) и связью двух цилиндрических камер (4), т.к. путь, проходимый ими по поверхности всегда одинаков в виду равенства диаметров камер.

Все команды оператора дистанционного управления робота были выполнены.

Аналогичные испытания мобильного робота были проведены на открытой площадке с асфальтовым дорожным покрытием. При этом робот преодолевал уклон до 1% и обеспечивал проведение дистанционной нормализации условной радиоактивной ситуации.

Для проведения дистанционных работ по очистке поверхности от радиоактивных загрязнений на перемычку (3) надевали свободно вращающуюся трубу (8) с намотанным укрывным материалом (7), который необходимо было разложить по поверхности, закрепляли его на трубке (8) устройства и материал (7) вручную наматывали поверх трубы (8). Свободный конец материала (7) закрепляли на условно загрязненной поверхности, по которой устройство должно перемещаться с помощью дистанционного управления. В процессе поступательно-вращательного движения робота укрывной материал (7) натягивался между местом закрепления на поверхности и свободно вращающейся трубой (8) на устройстве. За счет этого натяжения материал (7) сматывался с трубы (8) и свободно укладывался на поверхность.

Укрывной материал (сетка штукатурная стеклотканевая с размерами ячейки 2Х2 ТУ 5952-013-47231221-02) шириной 1 метр и длиной 4 метра в процессе движения мобильного робота был смотан с трубы и уложен на поверхность, условно подлежащую дезактивации. Частицы загрязнений, прилипшие к ходовой части робота, контактировавшей с поверхностью, легко были удалены с гладких наружных поверхностей камер (4) по окончании испытаний.

Все механизмы данного устройства, его система управления, аппаратура связи и источник питания расположены внутри герметичной цилиндрической камеры (4). Это обеспечивает легкость и дешевизну дезактивации мобильного робота после его использования в зонах, загрязненных высокотоксичными или радиоактивными материалами.

Испытания подтвердили работоспособность робота в части выполнения всех команд движения и преодоление небольших препятствий и уклонов. Дополнительно робот может быть использован для проведения работ по нормализации радиоактивной обстановки.

Предлагаемое устройство направлено на решение поставленной задачи и обеспечивает достижение указанного технического результата.

1. Мобильный робот, включающий ходовую часть, дистанционно управляемый привод, поперечную перемычку, выполненную с возможностью размещения на ней дополнительного оборудования, и две герметичные камеры, жестко закрепленные на концах перемычки, отличающийся тем, что функцию ходовой части исполняют герметичные камеры, выполненные в виде соосных перемычке полых цилиндров, равных по диаметру, на одном конце перемычки соосно с возможностью поворота закреплен элемент со смещенным центром массы, а дистанционно управляемый привод размещен на элементе со смещенным центром массы и выполнен с возможностью зацепления с перемычкой посредством зубчатой передачи, при этом элемент со смещенным центром массы и привод установлены только в одной герметичной камере.

2. Мобильный робот по п.1, отличающийся тем, что перемычка выполнена в виде стержня, на котором коаксиально размещена полая трубка с возможностью свободного вращения относительно стержня, а на трубку намотан укрывной материал.

3. Мобильный робот по п.2, отличающийся тем, что в качестве укрывного материала используют рулонную армирующую сетку.