طراحي يك ماژول جانبي جديد براي افزايش قابليت حركت ربات هاي متحرك بازرسي در خطوط لوله

Design of a new modular accessory for increasing traction of mobile inspection robots in pipelines

ربات هاي متحرك چرخ دار با قابليت بازرسي محيط هاي خاص نظير لوله كاربرد گسترده اي در صنعت دارند. يكي از ويژگي هاي مهم اين ربات ها قابليت حركت در مجاري محدود و ويژه مي‌باشد. وجود محيط پيش بيني نشده و موانع موجود در مسير حركت يكي از معضلات جدي در موفقيت ماموريت ربات ها محسوب مي‌شود. در اين مقاله يك مكانيزم نوين براي افزايش قابليت حركت ربات هنگام مواجهه با موانع كوچك، گودال و يا رسوب زياد ارايه گرديده است. همچنين اين مكانيزم قابليت حركت ربات در مسيرهاي شيب دار را نيز افزايش مي‌دهد. مكانيزم از دو لينك متحرك تشكيل شده كه در كناره هاي ربات مستقر شده اند. اين دو لينك كه در دو سمت ربات متحرك چهار چرخ قرار مي‌گيرد هنگام مواجهه با مانع يا حفره ضمن تماس با جلو يا عقب ربات تعادل نيروهاي عمودي وارد بر چرخ ها را تغيير داده و باعث افزايش توان حركتي ربات مي‌گردد. همچنين لينك ها مي‌تواند با تماس با تاج لوله باعث افزايش نيروي عمودي چرخ ها و در نتيجه افزايش قابليت حركت ربات شود. طول لينك ها علاوه بر چرخش آن ها قابل تغيير مي‌باشد. لذا يك مكانيزم دو درجه آزادي ايجاد شده كه يك موتور حركتي براي تحريك آن استفاده شده است. لذا براي تغيير درجه آزادي فعال از يك مكانيزم قفل كننده مبتني بر محرك هاي آلياژ حافظه‌دار استفاده شده است. تحليل صورت گرفته و شبيه سازي هاي انجام شده بيانگر قابليت مكانيزم در افزايش قابليت حركت ربات مي‌باشد. عملكرد مكانيزم در محيط نرم افزار تحليل ديناميكي آدامز صحه گذاري شده است.

Wheeled mobile robots able to inspect pipe interior are typically used in industry. One of the major evaluations of these robots performance is mobility in limited spaces and special environments. Unanticipated area and obstacles along the robot path is one of the major challenges of robot success in missions. In this paper a novel module for increasing the robot traction when encountering small obstacles, paddle or large deposit is introduced. In addition, the mechanism increases the robot traction when moving in high inclination pipes. The mechanism consists of two links mounted beside the four wheel drive robot. When the robot is faced with an obstacle or a paddle and cannot move further, although the robot wheels rotate, contacting the module’s links to pipe surface changes the balance of normal forces applied between the pipe and wheels. Further, when the links are extended to contact the upper part of pipe, the wheels normal forces are increased, providing a higher traction force consequently. Length of links may change in addition to its rotation. So, a two DOFs mechanism is provided in which one motor is used as actuator. For switching active DOF, a locking mechanism is utilized using shape memory alloys actuators. The analysis and simulations show the capability of mechanism in increasing the robot traction. The mechanism performance is validated through ADAMS dynamic modeling software.