Исследование и предложение по разработке модели мобильного робота для поддержки работников в условиях повышенного риска

Цель – разработка проекта гибридного гусеничного мобильного робота для замены человека в условиях повышенного риска: при воздействии химических веществ, на объектах хранения газа, в зонах с высокой температурой, а также в огнеопасных и взрывоопасных средах. Объектом исследования является конструкция мобильного робота с комбинированным движителем. Проектирование и моделирование выполнялись в среде Solidworks. В ходе работы проводились расчеты компоновки, устойчивости при преодолении препятствий, подвижности и подъема по склонам, а также подбор сенсорного и вспомогательного оборудования. В результате проведенных работ получена модель робота RoSafe, разработанная в рамках министерского проекта DTAV.04/25-NN. Робот имеет гибридную конструкцию ходовой части, включающую две основные гусеницы и четыре вспомогательные гусеничные ноги. Получены полные 3D- и 2D-проекты с габаритными размерами 1311×649,2×350,3 мм и расчетной массой 130 кг, а также составлена таблица технических характеристик. Показано, что разработанная модель оснащена газовыми датчиками (O₂, CO, CO₂, CH₄, H₂S), температурными датчиками и датчиками дыма, камерами наблюдения, системой построения карт местности, двухсторонней связью с центром управления и манипуляторными механизмами. Отмечено, что особое внимание при проектировании уделено способности преодолевать препятствия, устойчивости при движении по наклонным поверхностям, компактности и удобству эксплуатации, что обеспечивает высокую прикладную эффективность устройства. Выполненная работа представляет собой начальный этап исследований, результаты которого являются основой для последующего запуска опытного производства и проведения испытаний с целью практической реализации модели робота RoSafe.

1. Lilienthal A.J., Loutfi A., Duckett T. Airborne chemical sensing with mobile robots. Sensors. 2006;6(11):1616- 1678. https://doi.org/10.3390/s6111616.

2. Belforte G., Deboli R, Gay P., Piccarolo P., Aimonino D.R. Robot design and testing for greenhouse applications. Biosystems Engineering. 2006;95(3):309-321. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2006.07.004.

3. Zhang Peng-Yu, Zhang Feng, Xu Pei-Quan, Li Lei-Jun. Design and analysis of а welding inspection robot. Scientific Reports. 2022;12(1):22651. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-1755435/v1.

4. Li Cui, Zhou Ruitao, Wang Xiaohui. Design of a robot for pipeline weld quality inspection. Journal of Physics: Conference Series. 2021;1993(1). https://doi.org/10.1088/1742-6596/1993/1/012022.

5. Lu Wen Tao, Lou Guo Huan, Yang Chun Ming, Zhang Shu Sheng. Research and application of coal mine rescue and detecting robots. Applied Mechanics and Materials. 2014;494:1042-1045. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.494-495.1042.

6. Yadav A., Prakash A., Kumar A., Roy S. Design of remote-controlled land mine detection troops safety robot. Materials today: proceedings. 2022;56(9):274-277. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.01.128.

7. Denker A., İşeri M.C. Design and implementation of a semi-autonomous mobile search and rescue robot: SALVOR. International Artificial Intelligence and Data Processing Symposium. IEEE. 2017. https://doi.org/10.1109/IDAP.2017.8090184.

8. Nguyen Truong Thinh, Quyen Tran Tuyet. Research. Design and fabrication of a robot for water pipeline inspection and monitoring. Journal of Educational Science Engineering. 2012;7(4):44-50. (In Vietnamese).

9. Nguyen Thi Lan, Tam Huynh Khac, Quoc Thai Lam Cuong. Research on the application of robotics and non-destructive testing methods for corrosion assessment of fuel storage tanks. Thu Dau Mot University Journal of Science. 2024;5:69-78. (In Vietnamese). https://doi.org/10.47800/PVSI.2024.05-08.

10. Pham Van Toan, Van Nguyen Trung, Huynh Duc Chan, Bui Hoang. Design and development of an AGV application for high-load industrial material transportation. Lac Hong University Journal of Science. 2025;1(18):89-95. (In Vietnamese). https://doi.org/10.61591/jslhu.18.393.

11. Trinh Quoc Thanh, Phan Trong Nam. Design of a remote-controlled agricultural spraying robot. Vietnam Online Journal. 2022;4(59):69-76. (In Vietnamese). https://doi.org/10.37550/tdmu.VJS/2022.04.327.

12. Do Thi Loan, Vu Thi Nguyet. Research and design of a detection and early warning robot system. TNU Journal of Science and Technology. 2022;227(8):582-586. (In Vietnamese). https://doi.org/10.34238/tnujst.6012.

13. Siegwart R., Nourbakhsh I.R., Scaramuzza D. Introduction to autonomous mobile robots. MIT Press; 2011, 472 p.

14. Raibert M., Blankespoor K., Nelson G., Playter R. BigDog, the rough-terrain quadruped robot. IFAC Proceedings. 2008;41(2):10822-10825. https://doi.org/10.3182/20080706-5-kr-1001.01833.

15. Li Ruiming, Zhang Xianhong, Hu Shaoheng, Wu Jianxu, Feng Yu, Yao Yan-an. Design and analysis of an adaptive obstacle-overcoming tracked robot with passive swing arms. Machines. 2023;11(12):1051. https://doi.org/10.3390/machines11121051.

16. Humphrey C.M., Adams J.A. Robotic tasks for chemical, biological, radiological, nuclear and explosive incident response. Advanced robotics. 2009;23(9):1217-1232. https://doi.org/10.1163/156855309X452502.

17. Guo Wenzhi, Qiu Jiandu, Xu Xinrui, Wu Juan. Talbot: a track-leg transformable robot. Sensors. 2022;22(4):1470. https://doi.org/10.3390/s22041470.

18. Rocha F.A.S., Garcia G., Pereira R.F.S., Faria H.D., Silva T.H., Andrade R.H.R., et al. Rosi: a robotic system for harsh outdoor industrial inspection-system design and applications. Journal of Intelligent and Robotic Systems. 2021;103(2):30. https://doi.org/10.1007/s10846-021-01459-2.

19. Jiang Zhihong, Ma Yifan, Cao Xiaolei, Shen Minghui, Yin Chunlong, Liu Hongyang, et al. FC-EODR: Immersive humanoid dual-arm dexterous explosive ordnance disposal robot. Biomimetics. 2023;8(1):67. https://doi.org/10.3390/biomimetics8010067.

20. Sereinig M., Werth W., Faller L.-M. A review of the challenges in mobile manipulation: systems design and RoboCup challenges. Elektrotechnik und Informationstechnik. 2020;137(6):297-308. https://doi.org/10.1007/s00502-020-00823-8.

21. Lantada A.D., Morgano P.L., Munoz-Guijoza J.M., Otero J.E. Comparative study of CAD–CAE programs taking account of the opinions of students and teachers. Computer Applications in Engineering Education. 2013;21(4):641- 656. https://doi.org/10.1002/cae.20509.

22. Pham Duc, Dimov S.S. Rapid manufacturing: the technologies and applications of rapid prototyping and rapid tooling. Springer Science and Business Media. 2021. https://doi.org/10.1007/978-1-4471-0703-3.

23. Klancar G., Zdesar A., Blazic S., Skrjanc I. Wheeled mobile robotics: from fundamentals towards autonomous systems. Butterworth-Heinemann, 2017. 493 р. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-804204-5.00001-9.