Значительная часть труб в коммунальном хозяйстве (водопроводы, теплотрассы), а также в нефтяной и химической промышленности — старые и сильно изношены. Они постоянно требуют осмотра, чистки и ремонта, чтобы не произошло аварий и разрывов. Существующие технологии и роботы для работы внутри труб несовершенны, поскольку не могут проходить крутые повороты (например, под 90 градусов) и работают только в трубах одного, строго заданного диаметра. Ученые Пермского Политеха и Волгоградского государственного аграрного университета разработали универсального робота, который лишен этих ограничений. Он автоматически подстраивается под диаметр трубы и благодаря особой конструкции колес не застревает на поворотах. Ключевое преимущество — устройство работает в трубах вдвое меньшего диаметра, чем аналоги. Это делает его идеальным инструментом для обслуживания сложных участков трубопроводных сетей, недоступных для других технологий. Разработка доказала свою эффективность на испытаниях.
Статья опубликована в научном журнале «Machinery Manufacture and Reliability». Разработка выполнена в рамках программы «Приоритет 2030».
Новая технология призвана заменить устаревшие методы, которые часто не справляются с обслуживанием изношенных трубопроводов. Основная проблема существующих решений — их негибкость. Большинство роботов не могут проходить крутые повороты под 90 градусов и работают только в трубах строго определенного диаметра, что делает их непригодными для сложных участков сетей. Новый робототехнический комплекс лишен этих недостатков. Ранее ученые Пермского Политеха запатентовали конструкцию такого мобильного робота, которая обеспечивает ему свободную управляемость при движении по криволинейному участку трубопровода. Сейчас исследователи усовершенствовали разработку, теперь его ключевое преимущество — универсальность. Благодаря уникальной конструкции на основе зубчатых зацеплений, устройство плавно «раскрывается», адаптируясь к разным диаметрам, а также движется вертикально. Это означает, что один и тот же робот может работать на совершенно разных объектах без необходимости перенастройки или замены оборудования.
— Главное преимущество — возможность адаптироваться к разным диаметрам от 500 до 1400 мм. Конструкция при этом не меняется, а робот способен перемещаться по вертикальным секциям, — отметил Дмитрий Кучев, старший преподаватель кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Устойчивость и надежность движения робота обеспечивает интеллектуальная система из шести опорных ног с пружинными подвесками. Эта конструкция позволяет всем двенадцати ведущим колесам постоянно сохранять контакт со стенкой трубы, даже на неровностях и крутых поворотах. Компьютерное моделирование и успешные испытания, проведенные в конце октября в Пермском Политехе, подтвердили, что комплекс легко преодолевает 90-градусные отводы и уверенно движется в трубах сложной пространственной конфигурации.
— На испытаниях робот-очиститель продемонстрировал свою эффективность на практике. Устройство не только перемещалось по трубопроводам разного диаметра, но и производило очистку, подавая специальную жидкость через шланг, — рассказал Дмитрий Кучев. — Кроме того, управление комплексом интуитивно понятно: его достаточно извлечь из упаковки, подключить провода и нажать кнопку.
Эта разработка открывает новые возможности для профилактики аварий и продления срока службы трубопроводов в ЖКХ и промышленности. Универсальность, проходимость и простота использования делают робота ценным инструментом для обеспечения надежности и безопасности критически важной инфраструктуры. Дальнейшие работы ученых будут направлены на создание полноценного физического прототипа для внедрения в производство.