Роботизация диагностики загазованности шахт и рудников | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №28 (132) декабрь 2016 г.

Дата публикации: 19.12.2016

Статья просмотрена: 75 раз

Библиографическое описание:

Поликарпова К. Н. Роботизация диагностики загазованности шахт и рудников // Молодой ученый. — 2016. — №28. — С. 173-175. — URL https://moluch.ru/archive/132/37100/ (дата обращения: 21.09.2018).



В статье рассмотрен шагающий робот, используемый для диагностики вредных примесей в воздухе.

Ключевые слова: робот, диагностика, датчик

Роботизация диагностики шахт и рудников является актуальной на сегодняшний день. Летального исхода на Воркутинских шахтах можно было бы избежать при использовании робота, способного определять загазованнность помещений. Он способен своевременно оповещать о повышении концентрации метана, опасного для жизни человека на конкретной территории.

Конструкция робота представляет собой паука (рис.1), который содержит в себе следующие подсистемы: газовый датчик, ультразвуковой датчик измерения расстояния, шагающий 8-ногий робот, система управления.

Рис 1. Корпус робота

Частью, обеспечивающей передвижение, является шагающий восьминогий робот. Шагающий робот — это машина относительно медленная в перемещении. Её скорость зависит от числа ног, которое имеет машина. Корпус робота вмещает все необходимые подсистемы робота и обеспечивает место для крепления 8 ног. При шагающем движении робот попеременно опирается на четыре из восьми ног: две несмежные ноги с одной стороны корпуса и две несмежные с другой. Корпус робота и расположение ног позволяют передвигаться по шахте. Для шагающего робота необходима нога, обеспечивающая контакт с землей в точке. Таким образом, можно использовать ногу с 3 степенями свободы.

У манипулятора робота имеется газовый датчик, который используется для обнаружения утечки газа в шахте. Данный датчик быстро распознает метан, природный газ, сжиженный природный газ, при этом он не реагирует на запах алкоголя и дыма.

При обнаружении роботом утечки газа, его местонахождение отмечается в базе данных системы. Затем следует анализ состава. В случае повышенной концентрации газа поступают сигналы тревоги.

Конструкция газового датчика показана на рис. 2, датчик состоит из керамической трубки, слоя, распознающего газ, измерительного электрода и нагревательной катушки, фиксируемых в корпусе сеткой из нержавеющей стали. Нагревательная пружина обеспечивает необходимые условия работы для чувствительных компонентов. Датчик имеет 6-контактов, 4 из них используются для распознавания сигналов, а оставшиеся 2 используются для подачи тока накаливания.

Рис. 2. Конструкция газового датчика

(1- Антивзрывная сеть, 2- Зажимное кольцо, 3- Смолистая база, 4- Ножки)

Для измерения расстояния до препятствия применяется бесконтактный ультразвуковой датчик. Используя ультразвуковые волны, он измеряет расстояние до объекта или просто обнаруживает препятствие на пути движения робота. На плате модуля размещается пьезоизлучатель ультразвука и воспринимающий отраженную волну микрофон.

Принцип действия локационного датчика показан на рис.3.

btNZ3mBpx8U.jpg

Рис. 3. Принцип действия ультразвукового датчика

Датчик отправляет ультразвуковые импульсы и слушает отклик. На цифровой вход для включения измерения датчика подаем импульс высокого уровня длительностью 10–15 микросекунд. Датчик отправляет ультразвуковой сигнал из восьми коротких импульсов частотой выше предела диапазона слуха человека. Электроника датчика знает скорость звука в воздухе. Измеряя время между отправленным и принятыми сигналами ультразвука, датчик формирует выходной сигнал.

Спустя примерно микросекунду ультразвуковой датчик сигнализирует на выходе «Отклик» — импульс высокого уровня длительностью до 38 миллисекунд. Если препятствий не обнаружено, то на выходе будет сигнал с длительностью 38 мс. Таким образом, для работы с датчиком от электроники прибора требуется один цифровой управляющий выход и один вход для сигнала датчика. Длина импульса на выходе «Отклик» пропорциональна расстоянию до препятствия. Расстояние вычисляется по формуле: , где S — расстояние в сантиметрах, F — продолжительность импульса в микросекундах.

Выводы:

Робот можно применять для исследования шахт и рудников в процессе работы шахтеров для диагностики загазованности пространства.

В настоящее время существует необходимость заблаговременного обнаружения и устранения утечки или наличия газа, поэтому робототехническая операция актуальна для проведения подобного рода работ.

Возможно использование в труднодоступных местах шахты или рудника для точного мониторинга состояния безопасности участка. В этом случае робот имеет преимущество перед другими видами контроля.

Литература:

  1. Поезжаева Е.В// Промышленные роботы: учеб. пособие: в 3 ч. / Е. В. Поезжаева. — Пермь: Изд-во Перм. Гос. техн. ун-та, 2009.-Ч.2.-185.
  2. Поезжаева Е. В., Новикова А. А., Поликарпова К. Н., Сайкинова В. А.,Робот для диагностики вредных примесей в воздухе // Строительные и дорожные машины. — 9/2016. — С. 43–45.
Основные термины (генерируются автоматически): газовый датчик, корпус робота, шагающий робот, датчик, высокий уровень, ультразвуковой датчик, принцип действия, нога, робот.


Ключевые слова

диагностика, датчик, робот

Похожие статьи

Обзор и перспективы развития мобильных шагающих...

Ключевые слова: мобильные роботы, шагающие роботы, система управления шагающего робота.

В ней используются, заложенные в принципе шагания, возможности развязки движения корпуса машины от опорной поверхности, что уменьшает губительное воздействие...

Трехмерный тактильный датчик для манипуляционных...

Первые испытания описанного датчика и принцип коррекции необходимо проверить на операции шлифования сферической головки молота, когда робот будет вести головку, по необходимой для обеспечения сферической траектории...

Ориентация робота в условиях коридорной местности

В докладе изложены этапы создания робота, рассказан алгоритм его движения по извилистому участку поверхности. Определены достоинства и недостатки использования ультразвуковых датчиков в системе ориентации робота.

Робототехника: конструирование и программирование

Варианты робота с одним и двумя датчиками цвета. Калибровка датчиков.

Ультразвуковой датчик.

— 168 с. Овсяницкий, Д. Н. Шагающий робот — Шагозавр. Серия «Ожившая механика» на базе конструктора Lego Mindstorms EV3.

Датчики систем управления роботом | Статья в журнале...

Датчики систем управления роботом. Автор: Чудинов Владислав Александрович.

робот, датчик, управление. Обсуждение. Социальные комментарии Cackle.

Применение датчиков в сборочных роботизированных системах

Ключевые слова: промышленный робот, датчики, роботизированные системы.

Стратегия контроля определяется с учетом параметров и принципа действия датчиков.

Роботы и дроны | Статья в журнале «Молодой ученый»

Как отмечалось выше, роботизированные беспилотные летательные аппараты, работающие автономно, выполняют ряд функций.

‒ Система управления — это мозг робота, который должен принимать информацию от датчиков и управлять исполнительными органами.

Разработка робота для контроля трубопроводов | Молодой ученый

Робот снабжен датчиком обнаружения 90-градусного изгиба, установленным на головном звене, а также датчиками скорости и пройденного пути, расположенными на двух ведущих звеньях для более лучшего позиционирования.

Обзор и перспективы развития мобильных шагающих...

Ключевые слова: мобильные роботы, шагающие роботы, система управления шагающего робота.

В ней используются, заложенные в принципе шагания, возможности развязки движения корпуса машины от опорной поверхности, что уменьшает губительное воздействие...

Трехмерный тактильный датчик для манипуляционных...

Первые испытания описанного датчика и принцип коррекции необходимо проверить на операции шлифования сферической головки молота, когда робот будет вести головку, по необходимой для обеспечения сферической траектории...

Ориентация робота в условиях коридорной местности

В докладе изложены этапы создания робота, рассказан алгоритм его движения по извилистому участку поверхности. Определены достоинства и недостатки использования ультразвуковых датчиков в системе ориентации робота.

Робототехника: конструирование и программирование

Варианты робота с одним и двумя датчиками цвета. Калибровка датчиков.

Ультразвуковой датчик.

— 168 с. Овсяницкий, Д. Н. Шагающий робот — Шагозавр. Серия «Ожившая механика» на базе конструктора Lego Mindstorms EV3.

Датчики систем управления роботом | Статья в журнале...

Датчики систем управления роботом. Автор: Чудинов Владислав Александрович.

робот, датчик, управление. Обсуждение. Социальные комментарии Cackle.

Применение датчиков в сборочных роботизированных системах

Ключевые слова: промышленный робот, датчики, роботизированные системы.

Стратегия контроля определяется с учетом параметров и принципа действия датчиков.

Роботы и дроны | Статья в журнале «Молодой ученый»

Как отмечалось выше, роботизированные беспилотные летательные аппараты, работающие автономно, выполняют ряд функций.

‒ Система управления — это мозг робота, который должен принимать информацию от датчиков и управлять исполнительными органами.

Разработка робота для контроля трубопроводов | Молодой ученый

Робот снабжен датчиком обнаружения 90-градусного изгиба, установленным на головном звене, а также датчиками скорости и пройденного пути, расположенными на двух ведущих звеньях для более лучшего позиционирования.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Обзор и перспективы развития мобильных шагающих...

Ключевые слова: мобильные роботы, шагающие роботы, система управления шагающего робота.

В ней используются, заложенные в принципе шагания, возможности развязки движения корпуса машины от опорной поверхности, что уменьшает губительное воздействие...

Трехмерный тактильный датчик для манипуляционных...

Первые испытания описанного датчика и принцип коррекции необходимо проверить на операции шлифования сферической головки молота, когда робот будет вести головку, по необходимой для обеспечения сферической траектории...

Ориентация робота в условиях коридорной местности

В докладе изложены этапы создания робота, рассказан алгоритм его движения по извилистому участку поверхности. Определены достоинства и недостатки использования ультразвуковых датчиков в системе ориентации робота.

Робототехника: конструирование и программирование

Варианты робота с одним и двумя датчиками цвета. Калибровка датчиков.

Ультразвуковой датчик.

— 168 с. Овсяницкий, Д. Н. Шагающий робот — Шагозавр. Серия «Ожившая механика» на базе конструктора Lego Mindstorms EV3.

Датчики систем управления роботом | Статья в журнале...

Датчики систем управления роботом. Автор: Чудинов Владислав Александрович.

робот, датчик, управление. Обсуждение. Социальные комментарии Cackle.

Применение датчиков в сборочных роботизированных системах

Ключевые слова: промышленный робот, датчики, роботизированные системы.

Стратегия контроля определяется с учетом параметров и принципа действия датчиков.

Роботы и дроны | Статья в журнале «Молодой ученый»

Как отмечалось выше, роботизированные беспилотные летательные аппараты, работающие автономно, выполняют ряд функций.

‒ Система управления — это мозг робота, который должен принимать информацию от датчиков и управлять исполнительными органами.

Разработка робота для контроля трубопроводов | Молодой ученый

Робот снабжен датчиком обнаружения 90-градусного изгиба, установленным на головном звене, а также датчиками скорости и пройденного пути, расположенными на двух ведущих звеньях для более лучшего позиционирования.

Обзор и перспективы развития мобильных шагающих...

Ключевые слова: мобильные роботы, шагающие роботы, система управления шагающего робота.

В ней используются, заложенные в принципе шагания, возможности развязки движения корпуса машины от опорной поверхности, что уменьшает губительное воздействие...

Трехмерный тактильный датчик для манипуляционных...

Первые испытания описанного датчика и принцип коррекции необходимо проверить на операции шлифования сферической головки молота, когда робот будет вести головку, по необходимой для обеспечения сферической траектории...

Ориентация робота в условиях коридорной местности

В докладе изложены этапы создания робота, рассказан алгоритм его движения по извилистому участку поверхности. Определены достоинства и недостатки использования ультразвуковых датчиков в системе ориентации робота.

Робототехника: конструирование и программирование

Варианты робота с одним и двумя датчиками цвета. Калибровка датчиков.

Ультразвуковой датчик.

— 168 с. Овсяницкий, Д. Н. Шагающий робот — Шагозавр. Серия «Ожившая механика» на базе конструктора Lego Mindstorms EV3.

Датчики систем управления роботом | Статья в журнале...

Датчики систем управления роботом. Автор: Чудинов Владислав Александрович.

робот, датчик, управление. Обсуждение. Социальные комментарии Cackle.

Применение датчиков в сборочных роботизированных системах

Ключевые слова: промышленный робот, датчики, роботизированные системы.

Стратегия контроля определяется с учетом параметров и принципа действия датчиков.

Роботы и дроны | Статья в журнале «Молодой ученый»

Как отмечалось выше, роботизированные беспилотные летательные аппараты, работающие автономно, выполняют ряд функций.

‒ Система управления — это мозг робота, который должен принимать информацию от датчиков и управлять исполнительными органами.

Разработка робота для контроля трубопроводов | Молодой ученый

Робот снабжен датчиком обнаружения 90-градусного изгиба, установленным на головном звене, а также датчиками скорости и пройденного пути, расположенными на двух ведущих звеньях для более лучшего позиционирования.

Задать вопрос