مدل سازی دینامیکی حرکت ربات خودمختار برای بازرسی خطوط لوله در شرایط مختلف هندسی

در پژوهش حاضر، به کمک نرم افزارهای آدامز و متلب، یک ربات خودمختار هفت درجه آزادی چرخدار با مکانیزم انطباق با قطر لوله غیرفعال و بهره مند از کنترلر فازی جهت هدایت مسیر حرکتی، طراحی و شبیه سازی شد. سیستم کنترلی این ربات مشتمل بر دو ورودی بوده است که عبارتند از اختلاف سرعت مطلوب و سرعت واقعی حرکت ربات (خطا) و آهنگ تغییر آن (شتاب) و نیز یک خروجی، که ولتاژ موتورهای جریان مستقیم است. در این پژوهش بواسطه طراحی کنترلر فازی، شبیه سازی دینامیکی حرکت ربات در شرایط هندسی مختلف نظیر، لوله های مستقیم و عمودی، زانویی، لوله دارای کاهنده، رسوبات و خوردگی بررسی گردید که نتایج بدست آمده نشان می دهد، ربات مدل سازی شده توانسته از درون لوله های استاندارد با قطر 32-20 اینچ و نیز لوله های دارای تغییر قطر و یا زانویی 90 درجه با شعاع انحناء بین 763-408 میلی متر با موفقیت عبور نماید. بعلاوه استفاده از فنر به جای موتور در طراحی این ربات، به منظور انطباق پذیری با قطر لوله، راهکاری در جهت کاهش هزینه های تولید بوده است. لذا این ربات به جای بهره گیری از یک موتور و دو کنترلر مجزا (یکی برای تنظیم مکانیسم انطباق با قطر لوله و دیگری جهت تامین گشتاور چرخ های ربات)، توانسته تنها با استفاده از یک کنترلر نیز، حرکت خود را پیش براند و از این منظر پتانسیل های اقتصادی جهت ساخت نمونه واقعی، تجاری سازی محصول و پاسخگویی به نیاز برخی صنایع کشور را به نمایش گذارده است.

dynamic modeling of autonomous robot movement for inspection of pipelines in different geometric conditions

in the current study, with the help of adams and matlab software, a seven-degree-of-freedom wheeled autonomous robot with a mechanism of adaptation to the passive pipe diameter and benefiting from a fuzzy controller to guide the movement path was designed and simulated. the control system of this robot consists of two inputs, which are the difference between the desired speed and the actual speed of the robot (error) and its rate of change (acceleration) and an output, which is the voltage of direct current motors. in this research, the dynamic simulation of robot movement in different geometrical conditions such as straight and vertical pipes, elbows, pipes with reducer, sediments and corrosion was investigated through the design of the fuzzy controller, and the obtained results show that the modeled robot was able to standard pipes with a diameter of 20-32 inches, as well as pipes with a diameter change or a 90-degree bend with a radius of curvature between 408-763 mm can pass successfully. in addition, the use of a spring instead of a motor in the design of this robot, in order to adapt to the diameter of the pipe, has been a solution to reduce production costs. therefore, instead of using a motor and two separate controllers (one to adjust the adaptation mechanism to the diameter of the pipe and the other to supply the torque of the robot’s wheels), this robot was able to advance its movement using only one controller and from this point of view, it has shown the economic potentials for making real samples, product commercialization and responding to the needs of some industries in the country.