«Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф»



Pdf просмотр
Дата16.02.2017
Размер3.11 Mb.
Просмотров253
Скачиваний0

«Автономный мобильный робототехнический
комплекс мониторинга прибрежной зоны и
прогнозирования морских природных катастроф»
Соглашение № 14.574.21.0089 от 16 июля 2014 г.
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
»
ООО
«Завод
Вездеходных
Машин»
Получатель субсидии

Индустриальный партнер

Руководитель проекта
– главный научный сотрудник УНИиИР, заведующий кафедрой Прикладная математика, д.ф.
- м.н., профессор, Куркин Андрей Александрович
Докладчик
– к
т н
., доцент кафедры
«Автомобили и
тракторы»
Макаров
Владимир
Сергеевич
Всероссийская конференция с элементами научной школы
для молодёжи «Чистая вода: опыт реализации
инновационных проектов в рамках федеральных целевых
программ Минобрнауки

России»


Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф


Цель проекта

Разработка комплекса научно-технических решений в области создания
автономных мобильных робототехнических комплексов (АМРК) для
мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды с целью
обеспечения надежности и безопасности гидротехнических сооружений в
прибрежной зоне


Перспективы
коммерциализаци
и результатов
проекта
Предлагаемые к разработке АМРК являются необходимым звеном при прогнозировании возможностей разработки ресурсов российского шельфа, значительная часть которых расположена в труднодоступной зоне
Арктического шельфа. Они будут оснащены модульной конструкцией шасси с возможностью переоснащения различными типами движителей
(колесного, гусеничного, роторно-винтового или комбинированного).
Модульный принцип построения конструкции позволит в зависимости от решаемой задачи адаптировать компоновку машины и изменять ее отдельные агрегаты в соответствии с требованиями конечного потребителя.
Использование унифицированных комплектующих, проверенных конструкторских решений и технологической базы позволит значительно снизить стоимость базовой комплектации.

Разработка ресурсов российского Арктического шельфа
Кольская атомная станция (Мурманская область, Полярные Зори)
Билибинская АЭС (Чукотский АО)
Опасность загрязнения арктических морей радиоактивными отходами
Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф


Вид на бухту Литуя (Аляска). Сход оползня с берега
Географическое распределение исторических цунами
Изображения волны цунами
Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф


Использование донных датчиков давления
Запись цунами мареографами
Способы мониторинга прибрежной зоны
Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф

LiDAR для гидрографических съемок
Гидрографический буй
Автономные аппараты для гидрографических исследований
Интерферометрические гидролокаторы
Аэрофотосъемка

Общий вид робота
RTS-Hanna
Wübbold, F., Hentschel, M., Vousdoukas, M., Wagner, B. Application of an autonomous robot for the collection of nearshore topographic and hydrodynamic measurements. Coastal Engineering Proceedings, 2012, Vol. 33, management.53
Лангеог
— остров в Германии
(Нижняя Саксония)
(1) – одометр (счетчик оборотов)
(2) – D GPS (D-GPS Trimble AgGps 114,)
(3) – Лазерный сканер ScanDrive
(4) – Система инерциальной навигации
Gyro PerformTech Gu3024,
(5) – Передатчик Velodyne HDL-64E,
(6) – Microsoft Kinect
(7) – ibeo LUX
Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф


Россия, Карское море (г. Андерма)
Россия, побережье моря Лаптевых
Россия, материковое побережье
Татарского пролива
Россия, залив Петра Великого
Побережье моря Баффина
Чукотское море, берег Аляски
Гренландия, восточное побережье
Шельфовый ледник Росса
Таиланд, побережье
Андамарского моря
Остров Кипр г. Лимасол
Япония
Вьетнам, пляж Нячанг
Характеристики опорных поверхностей

прибрежных районов

Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф


Характеристики опорных поверхностей

прибрежных районов

Абразионно
- оползневой берег
Песок, включения коралловых рифов
Тонкие слои песка с прослоями торфа
Абразионный берег
Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф


UGV CRUSHER (TARDEC)
Google's autonomous car project
Vehicles developed for the DARPA Grand Challenge

MATTRACKS T4-3500
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ СВЕДЕНИЙ ПО ПРОБЛЕМЕ.

INTERNATIONAL DEVELOPMENTS
Sojourner c_NASA/JPL
Mars Exploration Rover c_NASA/JPL
Yeti (Dartmouth College)

Cool Robot (Dartmouth College)
Polar Rover (China)

Разработки ЦНИИ
Робототехники и Технической
Кибернетики (Робот РТК-05)
Разработки ФГБУ “Всероссийский научно-
исследовательский институт противопожарной
обороны« МЧС России (МРК-РП, ЕЛЬ)
Разработки ОАО «Всероссийский научно-
исследовательский институт транспортного
машиностроения»
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ СВЕДЕНИЙ ПО ПРОБЛЕМЕ.

РОССИЙСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Разработки ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»
(БАС на «Лада-Калина»
РобоКросс-2012 - National Instruments
Россия, СНГ и Балтия
Мобильный робототехнический комплекс
Ижевского радиозавода
Роботизированные транспортные платформы «ТРОПА» (Группа предприятий «РЕДУКТОР»)

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА КОНСТРУКЦИИ ШАССИ АМРК

ТРЕБОВАНИЯ К УСЛОВИЯМ
ЭКСПЛУАТАЦИИ

Методика выбора параметров шасси АМРК

ОГРАНИЧЕНИЯ ПО УСЛОВИЮ
ОСНАЩЕНИЯ И ПЕРЕВОЗКИ
СПЕЦОБОРУДОВАНИЯ


Габариты размеры

Массово
-
инерционные
характеристики

Энерговооруженность

ВОЗМОЖНЫЕ РЕШЕНИЯ
(ПАРАМЕТРЫ ШАССИ АМРК)

Форма

Размер,

Вес

Мощность
Движитель

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ:


тягово
-
скоростные свойства

опорная проходимость

профильная проходимость

водоходные качества

характеристики поворота

маневренность


ОГРАНИЧЕНИЯ ПО УСЛОВИЮ
УНИФИКАЦИИ

Шасси с возможностью
установки движителей

Движители с возможностью
установки их на шасси

Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф


Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф


Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф

Примеры эксплуатации АМРК

Шасси АМРК с гусеничным
движителем
Шасси АМРК с колесным
движителем
Шасси АМРК с РВД
Схема с продольным расположением двигателя и
приводом по бортам, содержащая угловые редукторы

Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф


Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф

Необходимое измерительное и исследовательское оборудование
1
Основное бортовое вычислительное устройство
- Безвентиляторный встраиваемый компьютер
MXE-5401/M8G
2
Дополнительное вычислительное устройство - полностью защищенный, высокопроизводительный промышленный ноутбук Panasonic TOUGHBOOK CF-31
3
Система светового детектирования
Лазерный сканер Sick LMS291
4
Система видеофиксации
GoPro HD HERO3 Black Edition
5
Метеостанция Vaisala WXT520
6
РЛС "Река"






Планируемые
результаты
проекта
1. Комплекс научно-технических решений в области создания АМРК для
мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды.
2. Конструкторская документация на АМРК, включающий шасси с
возможностью установки разных типов трансмиссий в зависимости от
условий эксплуатации и требования конечного потребителя; сменные
движители; надстройку для установки элементов системы технического
зрения, системы позиционирования, бортового вычислителя,
исполнительных устройств на приводы управления мобильной платформой
и оборудования мониторинга прибрежных зон – технический проект
(пояснительная записка и графическая часть).
3. Полноразмерный ходовой исследовательский макет АМРК с
установленными на нем системами управления машиной и средствами
мониторинга прибрежных зон.
4. Программная документация на средства прогнозирования морских
природных катастроф.
Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф


Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф

Работы, проведенные в отчетном периоде
1
Проанализирована современная научно-техническая, нормативная, методическая литература, затрагивающая научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ. Произведена систематизация сведений по конструкции мобильных платформ с различными типами движителей (колесным, гусеничным, роторно-винтовым). Выявлены основные подходы к конструированию и расчету шасси с колесным и гусеничным движителем.
2
Произведен патентный поиск по следующим направлениям: транспортные и мобильные робототехнические системы с колесным, гусеничным, роторно-винтовым и прочими типами движителей.
3
Начата разработка методики снижения последствий морских природных катастроф и повышения эффективности технических решений по обеспечению надежности и безопасности гидротехнических сооружений в прибрежной зоне путем мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды с использованием АМРК.
4
Проанализированы информационные источники, описывающие параметры и характеристики российского побережья, в том числе макро- и микрорельефа береговой зоны, виды грунтовых оснований (песчаные, песчано-каменистые, галечно-гравийные, илистые и скалистые), состояние мерзлости слагающих берега пород и их пылеватость, массивность ледяных включений, общие ледовые явления и динамику льдистых берегов (для зоны Арктического шельфа). Производится систематизация и выбор характерных участков с целью создания моделей полотна пути, охватывающих всю специфику рассматриваемых условий.

Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф

Работы, проведенные в отчетном периоде
5
Проанализированы различные технические решения для создания шасси АМРК с возможностью установки разных типов сменных движителей. Произведен поиск возможных компоновочных решений с целью максимальной унификации с агрегатами серийных легковых и легких коммерческих автомобилей. На основании рассмотренных к настоящему моменту пяти вариантов компоновки АМРК выбрана наиболее приемлемая схема с использованием узлов и агрегатов серийных автомобилей УАЗ, ГАЗ,
ВАЗ. Проработаны технические решения, позволяющие переходить к закупке комплектующих, для колесного и гусеничного вариантов шасси.
6
Разработан перечень необходимого измерительного и исследовательского оборудования для установки на АМРК, позволяющего производить мониторинг прибрежной зоны с максимальной адаптивностью к состоянию шасси и условиям окружающей среды.

Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф

Достигнутые результаты
1.
Проведен анализ 50 источников и патентный поиск, в результате которых установлено, что для машин малого класса с колесным движителем целесообразны колесные формулы 6х6 или 8х8 (выбор окончательной компоновки определяется габаритными размерами оборудования, грузоподъемностью, спецификой выполняемых технологических операций). В качестве гусеничного движителя следует использовать съемные гусеничные модули.
2.
Показано, что результаты расчетов донного давления, вызванного прохождением солитона произвольной амплитуды вплоть до предельной, близки к полученным в рамках линейной дисперсионной теории, что позволяет использовать последнюю в разрабатываемой методике для экспресс-оценки воздействия уединенных поверхностных волн на подводные конструкции гидротехнических сооружений в прибрежной зоне – принята к печати статья -
Пелиновский Е.Н., Кузнецов К.И., Тубуль Дж., Куркин А.А. Донное давление, вызванное прохождением уединенной волны в рамках сильно нелинейной модели Грина-Нагди //
Доклады Академии Наук. 2015.
3.
Разработана принципиально новая конструкция шасси автономного робототехнического комплекса для мониторинга прибрежной зоны, отвечающая специфическим условия эксплуатации – подана заявка на полезную модель – Беляков В.В., Беляев А.М., Зезюлин
Д.В., Колотилин Е.В., Куркин А.А., Макаров В.С., Федоренко А.В. Мобильное шасси автономного робототехнического комплекса

Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга
прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф

Способы и действия поддержки проекта Индустриальным партнером
1.
Проведение маркетинговых исследований с целью определения перспектив коммерциализации РИД, полученных при выполнении ПНИ
2.
Подготовка, оформление и регистрация заявки на патент.
3.
Закупка необходимого технологического и контрольно-измерительного оборудования

Document Outline

  • «Автономный мобильный робототехнический комплекс мониторинга прибрежной зоны и прогнозирования морских природных катастроф»
  • Slide Number 2
  • Slide Number 3
  • Slide Number 4
  • Slide Number 5
  • Slide Number 6
  • Slide Number 7
  • Slide Number 8
  • Slide Number 9
  • Slide Number 10
  • Slide Number 11
  • Slide Number 12
  • Slide Number 13
  • Slide Number 14
  • Slide Number 15
  • Slide Number 16
  • Slide Number 17
  • Slide Number 18
  • Slide Number 19
  • Slide Number 20



Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал