РОБОТОТЕХНИКА И ТЕХНИЧЕСКАЯ КИБЕРНЕТИКА

Статья посвящена актуальной на сегодняшний день теме - проблеме применения роботов в атомной отрасли, в частности на модуле фабрикации и рефабрикации плотного смешанного уран-плутониевого топлива (МФР) опытно-демонстрационного энергокомплекса (ОДЭК) АО «СХК». Автор объясняет это опасностью или невозможностью прямого участия человека в некоторых операциях, связанных с воздействием высоких дозовых нагрузок и токсичностью на организм. Поэтому автор говорит о необходимости применения технологий опосредованного управления рядом процессов или их автоматизации, частичной либо полной. Особое внимание в статье уделено тому, что роботов внедряют не в готовые технологические линии, а сразу, на этапе проектирования, создают роботизированное производство топлива. Автор прогнозирует, что одним из преимуществ применения роботов будет поддержание качества продукции на более стабильном уровне. В статье раскрывается то, что на МФР роботы-манипуляторы, автоматизированные управляемые (АУТ) и передаточные тележки будут применяться в основном технологическом процессе на операциях по изготовлению тепловыделяющих сборок (ТВС), при обращении с радиоактивными отходами (РАО) и на линиях автоматизированных транспортных систем. Растущая потребность в решении задач вывода из эксплуатации объектов использования атомной энергии (ОИАЭ) требует новых подходов в их реализации, в том числе для минимизации работы человека непосредственно в условиях повышенного радиационного фона. В качестве таких подходов предполагается использование современных робототехнических технологий, позволяющих высокоэффективно решить задачи всех этапов вывода из эксплуатации объектов использования атомной энергии, тем самым достигая комплексного подхода в их решении и формировании задела на будущее. Внедрение робототехнических комплексов в рамках федерального проекта имеет не только прикладное значение в сфере вывода из эксплуатации ОИАЭ с точки зрения эффективности использования ресурсов, оптимизации затрат и скорости выполнения проектных работ, но и создает условия для реализации стратегически важных для России задач в социальной и экономической сферах.

В работе описывается технический облик и состав роботизированной установки сортировки и паспортизации радиоактивных отходов (РАО), сочетающий в себе систему технического зрения (СТЗ) для определения положения фрагментов РАО и оценки их морфологического состава, блоки детектирования для определения радионуклидного состава и манипуляционную систему для перемещения и сортировки самих фрагментов РАО по контейнерам в соответствии с параметрами измерения. Подобный подход позволит производить сортировку РАО по способу их последующей переработки, а также снизить общую стоимость последующего захоронения РАО путем уменьшения итогового класса отходов.

В статье рассматриваются методы, обеспечивающие согласованную работу двух необитаемых подводных аппаратов, один из которых - основной оборудован многозвенным манипулятором и системой технического зрения, а второй - вспомогательный - только системой технического зрения. Эти методы обеспечивают совместную работу двух необитаемых подводных аппаратов как в режиме полуавтоматического позиционного телеуправления манипулятором, так и в режиме автоматического выполнения ими операций с различными объектами. При этом в обоих режимах рассматривается работа в ситуациях, когда видеокамера основного подводного аппарата не позволяет наблюдать объект работ, который тем не менее находится в рабочей зоне манипулятора. В этом случае для наблюдения за объектом используется вспомогательный осмотровый подводный аппарат со своей системой технического зрения. В режиме полуавтоматического телеуправления манипулятором автоматически учитывается текущая пространственная ориентация оптической оси системы технического зрения осмотрового подводного аппарата, а также пространственные ориентации обоих подводных аппаратов по углам рыскания в абсолютной системе координат. А в автоматическом режиме дополнительно обеспечивается точная передача пространственного расположения и ориентации объекта, которые определяются с помощью системы технического зрения осмотрового подводного аппарата, в связанную систему координат основного подводного аппарата. При этом удается определить и устранить погрешности, возникающие при работе системы технического зрения и навигационных систем обоих подводных аппаратов. Результаты экспериментальных исследований подтвердили работоспособность предложенных методов, техническая реализация которых не вызывает принципиальных затруднений.

В работе представлены результаты численного эксперимента, который демонстрирует эффективность алгоритма управления, поддерживающего достаточно высокое числовое значение функции манипулятивности робота , обеспечивающее «удалённость» от сингулярной конфигурации. Рассмотрена задача о сближении рабочего органа космического манипулятора Канадарм2, имеющего семь степеней свободы (одна избыточная обобщённая координата), с объектом, движущимся по известной траектории. К шести параметрам, определяющим положение и ориентацию схвата в абсолютном пространстве, добавлена «кинематическая» функция , зависящая от относительных углов поворота звеньев. Уравнения кинематики при этом становятся замкнутыми относительно углов поворота. В закон управления включается условие поддержания некоторого числового значения , превышающего предельно допустимое значение. Построены с помощью системы компьютерной алгебры Mathematica иллюстрации в виде трёхмерной анимации, полученной на основе численного интегрирования уравнений управляемого движения манипулятора и объекта.

В современном мире наблюдается тенденция к внедрению мехатроники во все большее количество областей науки и техники с целью решения комплексных задач по управлению функциональными движениями. Одной из таких задач является задача формирования поверхностей сложной формы. Данная задача актуальна во многих областях человеческой деятельности таких как: промышленность, искусство, разработка человеко-машинных интерфейсов. Однако, среди существующих решений нет таких, которые смогли бы обеспечить возможность формирования сложных поверхностей под воздействием нагрузки, при этом обеспечивая компактные масса-габаритные характеристики. Целью данной статьи является разработка концепции мехатронного устройства для задач построения поверхностей сложной формы с высокой точностью, возможностью осуществления позиционирования под большой осевой нагрузкой и измерения осевых сил, оказываемых объектами манипулирования. В статье производится выбор начальных параметров проектирования на основании анализа схожих по функционалу устройств. Далее проводится выбор компонентов, разработка компоновки функциональных компонентов, управляющей электроники, конструкции и реализации 3D-модели итогового устройства. Также описывается метод управления группой из полученных мехатронных устройств путем использования единой шины данных со специализированным протоколом.