BATANOV Alexander Fedorovich
GRITSYNIN Sergey Nikolaevich
MURKIN Sergey Vladimirovich
SISTEMAS ROBÓTICOS PARA APLICACIÓN EN SITUACIONES DE EMERGENCIA
Fuente: revista «Equipos especiales«>p>
Los accidentes y catástrofes provocados por el hombre, cuya probabilidad es bastante alta debido a la creciente complejidad de la producción utilizando tecnologías de uso intensivo de energía, sustancias radiactivas y tóxicas, se están volviendo casi inevitables dado el estado actual de la economía del país, caracterizado, en particular, por la alta depreciación de los activos fijos y la falta de apoyo financiero para llevar a cabo los trabajos de reparación planificados y el reemplazo de equipos desgastados, una disminución de las exigencias y la eficiencia de las autoridades de supervisión y de inspección estatal, una disminución de la disciplina tecnológica y de producción, y una disminución del nivel de cualificación del personal de servicio.
En esta situación, las instalaciones de la industria química y nuclear representan un peligro especial. Operar equipos desgastados es una amenaza constante para la salud del personal operativo y cualquier situación operativa anormal puede provocar un accidente o un desastre. Los factores dañinos que surgen en este caso crean condiciones extremas para la supervivencia en ellos no solo de los rescatados, sino también del personal de rescate que liquida las consecuencias de los accidentes.
Es posible reducir el grado de daño humano participación al realizar trabajos en condiciones peligrosas mediante el uso de equipos controlados a distancia. En este sentido, es muy relevante la creación de sistemas robóticos diseñados para realizar trabajos de prevención o eliminación de las consecuencias de situaciones de emergencia.
Actualmente, la división de robótica está equipada con máquinas controladas remotamente BROKK (Holmhed Systems AG, Suecia), MV-3 y MV-4 (Telerob, Alemania), además, está previsto suministrar los robots móviles MRK-25M y MRK. -46M (MSTU lleva el nombre de N.E. Bauman, Rusia).
El equipo robótico especificado está destinado a:
- realizar trabajos en áreas peligrosas (reconocimiento, muestreo, excavación, desmantelamiento y destrucción de estructuras de edificios y equipos industriales, transporte de objetos peligrosos);
- realizar trabajos en respuesta a situaciones de emergencia (inspeccionar lugares de accidentes, desmantelar y destruir estructuras dañadas, manipular sustancias radiactivas y altamente tóxicas, combatir incendios);
- realizar trabajos explosivos (búsqueda, extracción, transporte y neutralización o destrucción de objetos explosivos y municiones sin detonar).
El ámbito de aplicación de las muestras RTS consideradas es limitado:
a) accidentes locales en instalaciones químicamente peligrosas con destrucción total o parcial (con la formación de grietas y agujeros relativamente pequeños) de contenedores con sustancias químicas tóxicas (CHS), con derrame de sustancias químicas tóxicas en la superficie de la tierra o en una bandeja (sustrato) con la formación de nubes primarias y secundarias OHV e incendios locales;
b) accidentes locales (dentro de un edificio o estructura) en instalaciones peligrosas por radiación durante la destrucción de equipos tecnológicos con la liberación (liberación) de radiaciones ionizantes al medio ambiente.
MV-3 y MV-4 están diseñados para el reconocimiento y liquidación de las consecuencias de accidentes locales en empresas del ciclo nuclear.
La composición del MV-3 (foto 1) incluye un módulo de transporte, un manipulador y un control remoto de gestión. Además, el complejo puede incluir varios tipos de accesorios y un contenedor de transporte.
Foto 1. Robot móvil MV-3.
Simulación de carga de un objeto radiactivo en un contenedor especial.
El módulo de transporte tiene una unidad de propulsión sobre orugas con cuatro grupos de orugas. Cada grupo de vías individual tiene su propio accionamiento, independiente de los otros tres. La capacidad de cambiar la geometría de propulsión permite múltiples posiciones de movimiento. El robot se pone en movimiento, así como la inclinación de los grupos de orugas, mediante motores eléctricos incorporados con caja de cambios. El sistema de control utilizado en cuatro cuadrantes garantiza una alta precisión de maniobra. La altura superable de los escalones de un tramo de escaleras es de 300 mm sin ajuste de carril y de 600 mm con ajuste de carril. Inclinación de escalera de hasta 45°. Los compactadores de carretera de los grupos de orugas tienen suspensión y absorción de impactos independientes. Los frenos de seguridad automáticos bloquean instantáneamente el robot cuando se apaga la alimentación.
El manipulador tiene seis grados de libertad, con la capacidad de girar 360° en el plano horizontal. Abrir la pinza — 300 mm, capacidad de carga – hasta 80 kg. El manipulador puede moverse verticalmente 100° y hacia abajo 80° con respecto al cuerpo. Para proteger contra sobrecargas, todos los accionamientos del manipulador están equipados con fusibles.
El manipulador se controla en grados separados de movilidad con un ajuste suave de la velocidad de movimiento. La velocidad del movimiento es proporcional al ángulo de desviación de la palanca de control.
El sistema de control consta de un panel de control, un monitor de vídeo, una fuente de alimentación y una unidad de transmisión de datos por radio. Una característica de diseño del sistema de control del robot es la presencia de un bus de datos en serie. Los comandos emitidos desde el panel de control se envían a todos los componentes conectados al bus. Cada nodo determina los comandos y datos destinados a él y los ejecuta. La central también está conectada a este bus. La comunicación entre el robot y el panel de control se puede realizar mediante un bus serie dúplex, ya sea por radio o por cable.
Los sistemas de paneles de control están montados en un carro manual de dos ruedas con accionamiento manual. El panel de control tiene un dispositivo para transmitir sonido, que incluye un micrófono y un altavoz.
El robot está equipado con tres cámaras de vídeo. La cámara de vídeo de visión general está instalada en un cabezal de giro e inclinación. Las otras dos cámaras brindan visibilidad hacia adelante y hacia atrás. Cada cámara tiene su propio foco para iluminación.
Para entregar rápidamente el MV-3 al lugar de aplicación, el robot se coloca en un contenedor de transporte especialmente equipado, fabricado sobre la base de un contenedor marítimo de 10 pies y que cumple con las normas, requisitos y criterios para contenedores tipo A. que permite transportar el robot contaminado con sustancias radiactivas. El contenedor se puede cargar con grúa o cargador y transportar en un tractor con sistema de carga reemplazable o por ferrocarril.
El robot MV-4 (foto 2) se diferencia del MV -3 modelo solo en el motor de diseño con seguimiento.
Foto 2. Robot móvil MV-4.
Carga de un objeto explosivo (mina antipersonal) en un contenedor a prueba de explosiones.
La empresa sueca Holmhed Systems AG ha desarrollado una serie de sistemas de control remoto Máquinas de pequeño tamaño BROKK 330, 110D y Mini Cut para realizar trabajos peligrosos de destrucción de estructuras de edificios, desmantelamiento de reactores nucleares, limpieza de superficies de calderas de fundición, excavaciones, etc.
El diseño compacto de estas máquinas, combinado con accionamiento eléctrico y control remoto, permite su uso en espacios reducidos y entornos peligrosos. Para protegerlas contra ambientes agresivos, las máquinas están pintadas con una pintura epoxi especial que es resistente a influencias nocivas.
BROKK 330 es una máquina electrohidráulica totalmente rotativa, autopropulsada, con orugas y control remoto, equipada con un manipulador, un sistema de control y un conjunto de equipos y herramientas intercambiables (foto 3).
Foto 3. Controlado remotamente máquina BROKK 330.
Sobre una plataforma de giro completo se montan un motor eléctrico, un armario eléctrico, una bomba hidráulica, un tanque hidráulico, un enfriador de aceite, un distribuidor y una caja de cambios giratoria. La rotación de la plataforma está asegurada por un motor hidráulico ubicado en ella. Bomba hidráulica de pistones axiales de cilindrada regulable, accionada por accionamiento eléctrico y con un caudal de 0 a 100 l/min. Está equipado con un regulador de presión y caudal, que permite un uso más eficiente de la potencia del motor de accionamiento.
El BROKK 330 MRK se alimenta desde una fuente de alimentación eléctrica estacionaria o móvil trifásica de 380 V. generador.
El diseño del manipulador consta de tres brazos, lo que proporciona una mejor «maniobrabilidad» y aumenta la capacidad de realizar trabajos en espacios reducidos. El diseño de la pluma permite un funcionamiento prolongado bajo cargas dinámicas. El peso máximo permitido de los equipos hidráulicos es de 550 kg. El control de retroalimentación de presión garantiza una coordinación óptima del movimiento de la pluma. Cada posición de la válvula corresponde a una posición de la palanca.
Todos los sistemas de la máquina se controlan por radio o cable desde un panel de control portátil. El alcance del control por radio en la zona de visibilidad directa es de hasta 200 m.
El sistema de control y videovigilancia consta de dos cámaras de televisión en blanco y negro y un monitor. Una cámara está montada sobre un soporte y equipada con un cable de 60 m de largo. La segunda cámara está instalada en el soporte de la plataforma.
Se utilizan los siguientes accesorios reemplazables:
— martillo hidráulico con cuerpos de trabajo reemplazables como “pica” y “cincel”;
— cuchara estándar con un volumen de 250 ly una anchura de 800 mm;
— cubeta bivalva totalmente giratoria con una capacidad de 300 l;
— pinza de rotación completa;
— cizalla hidráulica de rotación completa para la destrucción de productos de hormigón armado, con una fuerza sobre el cuerpo de trabajo de 400 kN, lo que garantiza el corte de armaduras con un diámetro de hasta 30 mm.
Entrega rápida El traslado de la máquina al lugar de su uso se realiza en un contenedor de envío de 20 pies especialmente equipado, lo que proporciona protección contra la corrosión y seguridad de la máquina durante el transporte.
BROKK 110D (foto 4) es estructuralmente similar al 330 y se diferencia de él por su menor potencia y el uso de un motor diésel instalado en una plataforma giratoria como fuente de energía.
Foto 4. Máquina teledirigida BROKK 110D.
La BROKK 110D utiliza una bomba hidráulica de pistones axiales con cilindrada regulable, accionada por un accionamiento eléctrico y que proporciona caudales de 1 a 61 l/min. La bomba hidráulica está equipada con un regulador de presión y caudal, lo que permite utilizarla de forma más eficiente. La presión hidráulica varía dependiendo de las funciones realizadas.
El brazo del manipulador tiene tres secciones, lo que proporciona una mejor maniobrabilidad, especialmente en condiciones de hacinamiento. El diseño de la pluma permite su uso durante mucho tiempo bajo cargas dinámicas (por ejemplo, cuando se trabaja con un martillo hidráulico). Hay un acoplamiento de liberación rápida para acelerar el proceso de reemplazo de accesorios. Peso máximo permitido del equipo hidráulico — 150 kilos.
Todos los sistemas de la máquina se controlan por radio o cable desde un panel de control portátil, que puede instalarse en el cinturón del operador o en un soporte. La comunicación entre el panel de control y el MR se realiza mediante una señal codificada digitalmente y está adaptada para control por radio. El alcance del control por radio en la zona de línea de visión es de hasta 200 m. Potencia de la señal de radio a 10 mW.
El control del funcionamiento de la máquina se realiza mediante un monitor y un televisor en blanco y negro. cámara instalada en el soporte de la plataforma.
El conjunto de accesorios de repuesto incluye:
— martillo hidráulico con cuerpos de trabajo reemplazables como “pica” y “cincel”;
— cuchara estándar con un volumen de 80 ly una anchura de 800 mm;
— Cuchara de agarre de rotación completa de 70 litros;
— pinza de rotación completa;
— cizalla hidráulica de rotación total para destruir armaduras con un diámetro de hasta 15 mm.
El BROKK Mini Cut compacto (foto 5) está diseñado para trabajos de emergencia, principalmente en espacios cerrados.
El diseño de la Mini Cut es similar a los modelos más antiguos — Sobre la plataforma giratoria están montados: un manipulador de tres secciones, un motor eléctrico, un armario eléctrico, una bomba hidráulica, un tanque de aceite, un bloque de válvulas y un motor hidráulico que asegura la rotación de la plataforma.
En el robot BROKK Mini CutSe utiliza una bomba hidráulica de pistones axiales de cilindrada regulable, accionada por un accionamiento eléctrico y que proporciona un caudal de 0,1 a 11 l/min.
Para un uso más eficiente, la bomba está equipada con un regulador de presión y caudal regulador.
El conjunto de accesorios reemplazables incluía un martillo hidráulico, un cucharón estándar de 12 litros y una pinza giratoria completa.
En 1986-1987. eliminar las consecuencias del accidente de la central nuclear de Chernobyl en MSTU. N.E. Bauman creó las máquinas controladas remotamente Mobot Ch-HV y Mobot Ch-HV2., equipado con un manipulador y una herramienta especial que, en una zona de radiación extremadamente alta, pudo realizar operaciones tan complejas como reconocimiento y medición del poder de las radiaciones ionizantes, limpieza del techo de desechos radiactivos, instalación de encofrados para hormigonado del techo, evacuación de un robot dañado a otro con niveles de radiación de hasta 10.000 r /hora.
Teniendo en cuenta la experiencia del uso exitoso de sistemas robóticos móviles en MSTU. N.E. Bauman desarrolló un complejo robótico móvil MRK-46M(foto 6), que está diseñado para realizar trabajos para eliminar las consecuencias de los accidentes por radiación local.
Foto 6. Robots móviles MRK-46M (izquierda) y Mobot-CHV2 (derecha).>p>
MRK-46M es un vehículo autopropulsado, controlado remotamente con un dispositivo de propulsión de oruga, equipado con un manipulador, un cargador frontal, dos cámaras de televisión móviles, un tendido de cables automático y equipo de control y monitoreo. El robot se controla y alimenta mediante un cable.
El vehículo del robot tiene un cuerpo soldado, a prueba de polvo y humedad, en el que se montan todos los dispositivos, componentes y conjuntos de hardware del MP.
El robot dispone de una suspensión de barras de torsión independientes, simétricas con respecto al eje longitudinal de la máquina, con barras de torsión paralelas acopladas. Hay seis ruedas a cada lado. La transmisión del vehículo es electromecánica, realizada estructuralmente en forma de motores de ruedas dentadas.
La oruga consta de ocho elementos de poliuretano reforzado unidos entre sí mediante pasadores.
La central eléctrica incluye un transformador y bloques rectificadores El transformador es de tipo seco trifásico, diseñado para convertir una tensión de alimentación trifásica de 380 V, 50 Hz en las tensiones de alimentación necesarias para el funcionamiento de equipos y mecanismos de RM.
Se utiliza un cable para suministrar energía, transmitir señales de comando al MP y transmitir señales de video y telemetría desde el MP a la estación del operador.
El robot manipulador tiene cinco grados de movilidad y está diseñado para cargar y transporte de cargas en trozos y piezas, apuntando la unidad de detección de potencia de radiación gamma a objetos controlados, trabajando con equipo tecnológico adicional.
La parte funcional del manipulador es el dispositivo de agarre — agarre con dos dedos. La apertura máxima de la pinza es de 300 mm. En lugar de un agarrador de dos dedos, se puede instalar un agarrador, que le permite trabajar con material a granel.
Se utiliza un cargador frontal para realizar trabajos de transporte y carga y descarga. La parte de trabajo del cargador es un cucharón montado sobre un bastidor articulado.
El sistema de control del robot móvil consta de dos partes: la parte a bordo y la estación del operador.
Una instalación de televisión móvil consta de una cámara de televisión, una fuente de luz y un mecanismo eléctrico de dos etapas que permite cambiar y fijar la posición de la cámara y la fuente de luz en los planos longitudinal y horizontal. El movimiento angular en el plano horizontal es de ± 180°, en el plano longitudinal vertical — ± 60° desde la posición promedio (inicial).
El equipo del puesto del operador incluye los siguientes dispositivos: consola del operador, alimentación y distribución. unidad, unidad de altavoz, dos dispositivos de visualización de vídeo, una unidad controladora transceptora.
Se utiliza un contenedor especial para transportar y almacenar el robot.
El complejo robótico móvil MRK-25M (foto 7) está diseñado para realizar trabajos para eliminar las consecuencias de la radiación local. y accidentes químicos en hormigón, asfalto y terrenos densos, así como para la realización de trabajos pirotécnicos.
Foto 7. Robot móvil MRK-25M.
El complejo incluye:
- robot móvil ;
- estación de control remoto;
- canal de comunicación;
- equipo adicional.
MRK-25M es un vehículo de orugas con una unidad de propulsión de geometría variable, cuyo cuerpo contiene bloques del sistema de control, una parte a bordo del canal de comunicación y dos baterías, un manipulador u otro equipo tecnológico montado en el cuerpo del robot; que varía según el tipo de tarea que se esté realizando.
MR está equipado con un sistema de televisión, sistema de iluminación y unidad de retroalimentación acústica. Todos los actuadores son de tipo electromecánico con motores DC.
El MP se controla desde un rack de control que consta de un panel de control, dispositivos de control de vídeo (monitores), sintonizadores de vídeo con unidad de retroalimentación acústica y una batería. Los componentes del bastidor de control están montados sobre un carro con ruedas, lo que garantiza una gran movilidad durante el despliegue del complejo. El panel de control es extraíble. El control manual es posible con observación directa del MR.
El control se realiza mediante cable.
El tren de aterrizaje del robot es un chasis de orugas con geometría de oruga variable y consta de ruedas dentadas del motor motriz, orugas de poliuretano, bogies equilibradores de ruedas, mecanismos para cambiar la geometría de oruga y la carrocería.
La carrocería del MR está soldada de aleación de aluminio , a prueba de polvo y resistente al agua. La carcasa alberga baterías para las unidades del sistema de control y suministro de energía. Los elementos del chasis y los equipos tecnológicos adjuntos están fijados a la carrocería.
El manipulador tiene cinco grados de movilidad:
- rotación del manipulador un eje vertical;
- oscilación del hombro;
- oscilación del eslabón final;
- rotación de la pinza;
- compresión de las mordazas de las pinzas.
Experimentado El modelo MRK-25M se utilizó con éxito para eliminar las consecuencias del accidente de Sarov en 1997.
Sobre esta base, varios Se han desarrollado robots móviles para eliminar las consecuencias de los accidentes químicos y radiológicos. Estos robots se suministrarán al Centro Leader para realizar tareas operativas.
El uso de robots en rescates de emergencia y trabajos especiales es una dirección fundamentalmente nueva en el desarrollo del Ministerio de Situaciones de Emergencia de Rusia.
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