Роботы для ремонта дорог

В России делают робота для ямочного ремонта дорог

Студенты Томского политехнического университета и Томского университета систем управления и радиоэлектроники разрабатывают робота, который сможет проводить ямочный ремонт дорог. Сейчас исследователи готовятся показать прототипы оригинального устройства, которое возьмет на себя рутинный труд дорожных рабочих.

Прототип для отработки машинного зрения

Робот-ремонтник будет сам ориентироваться на дороге и определять ее базовые элементы, такие как разметка, светофоры, дорожные знаки, при помощи технического зрения. Далее, подъехав к яме, робот определяет ее глубину и площадь и после этого заливает в выбоину специальную эмульсию, используя струйно-инъекционную эмульсию.

Сейчас студенты Томского университета разрабатывают два робота-прототипа. Один из них будет отрабатывать систему технического зрения, второй — механику движения. Исследователи отмечают, что их роботы уже умеют получать информацию с датчиков и распознавать базовые элементы.

Работа ведется в рамках программы «УМНИК-НТИ» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере рассчитана на два года. За это время студенты намерены представить прототип робота, демонстрирующий все принципы работы. Реальный размер робота будет сопоставим с грузовиком КамАЗ, так как понадобится большая грузоподъемность для провоза эмульсий и щебня, но студенты представят прототип уменьшенного размера.

Источник

Роботы научатся ремонтировать британские улицы

Инженеры из Ливерпульского университета решили применить новейшие достижения робототехники и искусственного интеллекта для ремонта автомобильных дорог. Учёные открыли стартап под названием Robotiz3d Ltd, ключевыми участниками которого станут сотрудники университетской Лаборатории робототехники и разработчики местной конструкторской компании A2Е. Роботизированная система, по замыслу британцев, должна будет в автономном режиме выполнять так называемый ямочный ремонт.

Работа по заделыванию небольших ям, трещин и выбоин асфальта на дорогах требует ручного труда при относительной дороговизне процесса. Robotiz3d планирует разработать управляемую искусственным интеллектом автономную систему ремонта дороги ARRES (Autonomous Road Repair System). Она будет представлять собой беспилотную колёсную платформу, оснащённую инструментами автоматического распознавания дефектов дорожного полотна.

Искусственный интеллект должен оценивать характеристики повреждений дороги и принимать решение о ремонте, пока небольшие дефекты не превратились в крупные ямы. В России тем временем собрались применять для ремонта дорог сверхвысокомолекулярный полиэтилен – он станет не основным компонентом дорожного полотна, а выступит в роли укрепляющего элемента. В настоящее время его в основном используют для создания протезов суставов, бронежилетов, а также компонентов ракет и самолетов.

Проблемой для широкого распространения сверхвысокомолекулярного полиэтилена является сложность создания готовых изделий из него. Российским учёным удалось добиться серьёзного упрощения и удешевления процесса его создания — предложенная технология позволяет отказаться от самых затратных стадий и использовать для выпуска сверхвысокомолекулярного полиэтилена того же оборудования, на котором делают обычный полиэтилен.

Источник

Англичане разрабатывают беспилотного робота для ремонта дорог

Ливерпульский университет профинансировал разработанную компанией Robotiz3D роботизированную систему для эффективного ремонта дорожного покрытия.

Исследователи подсчитали, что ежегодно Великобритания тратит на обслуживание дорог около $1,3 млрд. Такие огромные расходы в значительной степени обусловлены применением ручного труда. Поэтому для ускорения коммерциализации проекта, Лаборатория инженерной робототехники университета передала права на свои разработки в этом направлении в частные руки.

Компания Robotiz3D будет использовать запатентованные учеными модели искусственного интеллекта и роботизированных систем для создания автономного робота ARRES. Он сможет самостоятельно обнаруживать дефекты дорожного покрытия, оценивать их значимость и при необходимости исправлять. По словам разработчиков, система будет не только ликвидировать выбоины, но и предотвращать их образование на этапе появления трещин покрытия.

Ливерпульский университет ожидает, что новая технология значительно уменьшит стоимость и время ремонта дорог, а также повысит безопасность и экологичность процесса по сравнению с применяемыми сегодня методами.

Помимо новых решений для обслуживания, исследователи также совершенствуют и сами покрытия. Ранее мы сообщали о разработке амортизирующего асфальта для тротуаров и велодорожек, который значительно сокращает уровень травматизма от падений.

Для развития канала нам важна ваша поддержка, подписывайтесь на канал и ставьте лайки.

Источник

Студент из Томска создал робота для ремонта дорог

Прототип робота для ремонта мелких дорожных ям представил студент Томского политехнического университета на выставке Форума стратегических инициатив 21 июля в Москве.

Всеволод Рачис и робот для ремонта дорог. Фото inotomsk.ru

Робот с помощью камеры находит яму, подъезжает к ней, сканирует ультразвуковым датчиком и строит карту глубины, а потом засыпает яму специальной эмульсией,

— объяснил Всеволод Рачис, автор разработки.

Всеволод работал над проектом вместе со студентами Томского университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) около трех месяцев. По словам ребят, идея сделать робота-дорожника родилась у них во время поездки на автомобиле.

Ремонт мелких дорожных ям — это проблема, которая сейчас решается сложно — дорогостоящий процесс. Наш робот может помочь дорожникам. Он способен работать автономно, но присутствие человека желательно, чтобы не засыпать что-то лишнее,

— говорит лидер проекта.

Ремонт дороги. Фото wikipedia.org

Дополнительно разработчик планирует пригласить в команду студентов автодорожного факультета Томского государственного архитектурно-строительного университета (ТГАСУ). Рабочий прототип робота-дорожника может появиться через год или два.

На выставке Форума стратегических инициатив робот-дорожник привлек внимание губернатора Томской области Сергея Жвачкина. Он отметил, что это очень нужная и полезная разработка, и попросил ребят продолжать воплощение их идеи в жизнь,

— рассказала начальник отдела элитного образования ТПУ Евгения Серебрякова.

Она также уточнила, что Всеволод Рачис в этом году окончил первый курс Томского политехнического, где для студентов элитного технического образования проектная деятельность является обязательной с самого начала учебы. И главной особенностью совместной работы являются междисциплинарные команды, состоящие из студентов всех технических специальностей ТПУ. Межуниверситетские команды – это новый и наиболее перспективный этап развития студенческих проектов в нашем студенческом городе.

Источник

Робот для анализа дорожного покрытия в строительно-дорожных работах

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 26.12.2015 2015-12-26

Статья просмотрена: 404 раза

Библиографическое описание:

Поезжаева, Е. В. Робот для анализа дорожного покрытия в строительно-дорожных работах / Е. В. Поезжаева, К. Н. Поликарпова, А. А. Новикова, В. А. Сайкинова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 1 (105). — С. 200-203. — URL: https://moluch.ru/archive/105/24821/ (дата обращения: 04.07.2021).

В настоящее время стоит вопрос об обеспечении качественного и долгослужащего дорожного покрытия, в частности, на автомобильных дорогах. Разработан робот, позволяющий с высокой точностью определить и полностью анализировать качество дорожного покрытия на заданном участке путем определения сцепных качеств и прочности дорожных одежд.

Ключевые слова: робот, анализ дорожного покрытия, строительно-дорожные работы, повышение качества

В наше время опыт эксплуатации автомобильных дорог показывает, что существующий нормативный срок их службы в течение 13–15 лет не выдерживается по разным причинам. Снижение срока службы автомобильных дорог вызвано многими факторами, в том числе и отсутствием полноценного контроля качества производства работ на всех этапах технологического процесса строительства дорог.

Важность операционного контроля обусловливает возможность коррекции той или иной технологической операции, что приводит в целом к повышению качества производства работ и срока службы автомобильной дороги.

В частности, решим проблему контроля качества готового дорожного покрытия определением соответствия свойств асфальтобетона требованиям стандартов, определения фактической толщины покрытия, коэффициента уплотнения и прочности сцепления слоев.

Рис. 1. Робот на четырехколесной платформе

В современных лабораториях проверка свойств асфальтобетона происходит в течение 3–5 дней. Более рационально использовать роботов, которые смогут анализировать дорожное покрытие и прямо на месте вынести свою оценку данному участку дороги.

Предлагается за основу взять робот со следящей системой.

Предполагается размещение на каждом узле сервомеханизма, эффективно контролирующего фактическое положение узла и положения, которое контроллер «хочет», чтобы узел занял. Затем звено манипулятора со схватом перемещается до тех пор, пока положения с узлом не совпадут. Роботы со следящей системой и обратной связью дают информацию о действительном положении того или иного узла. Иначе рука робота может где-нибудь застрять или совсем перестать двигаться, что значительно сужает сферу их применения.

Рис. 2. Плотномер ПА-МГ4

Рис. 3. Прибор для определения шероховатости дорожного покрытия КП-139

Рис. 4. Прибор для измерения толщин слоев дорожного покрытия

Звено манипулятора, прикрепленное к платформе, снабженное видеокамерами и специальным рабочим органом, которым может произвести сканирование некоторого участка дорожного покрытия. Оно приводится в движение электрическим приводом в заранее запрограммированной последовательности движений под управлением контроллера (управляющего устройства), который основан на микропроцессоре.

Для предполагаемого робота, который будет эксплуатироваться в достаточно простых по проходимости условиях, наиболее выгодно использовать четырехколесную платформу.

Мини-лаборатория, выполняющая главную задачу робота, включает в себя:

1. плотномер асфальтобетона ПА-МГ4, для определения коэффициента уплотнения и степени плотности верхнего слоя асфальтобетона (рис.2);
2. приспособление для определения шероховатости дорожных покрытий по методу “песчаного пятна” КП-139 (рис.3);
3. прибор для измерения толщины слоев дорожногопокрытияMIT-SCAN-T2 (рис.4).

Основываясь на встроенной базе данных, робот определяет соответствие качества данного дорожного покрытия ГОСТу. Результаты исследования предлагается записывать на твердотельный накопитель с помощью какого-либо микропроцессора.

В связи со сложностью и существенной нелинейностью динамических характеристик манипуляционного робота проблема оптимального контурного управления такой системой является чрезвычайно трудной. Задача упрощается при ее решении в два этапа. На первом этапе до начала движения осуществляется планирование оптимальной траектории движения по заданной геометрической траектории как функции времени, а на втором в реальном времени осуществляется отслеживание полученного движения. Для того, чтобы робот мог достаточно точно отследить сформированную траекторию, на этапе планирования необходимо располагать точным значением динамики манипуляционной системы. Однако на практике инерционные характеристики объекта манипулирования часто бывают неизвестны.

Динамика манипуляционного робота в тензорных обозначениях может быть описана уравнением [1]:

(1)

где — i-тая обобщенная сила; — i-тая обобщенная координата; — матрица инерции; — массив кориолисовых коэффициентов, определяемый выражением

(2)

— матрица вязкого трения; — сила тяжести. Матрица инерции , массив кориолисовых коэффициентов и вектор являются функциями положения манипулятора и матрицы псевдоинерции объекта манипулирования, включающей в себя массу, первые и вторые моменты объекта моделирования.

Желаемая геометрическая траектория задается в конфигурационном пространстве в параметрической форме, т. е. все координаты , характеризующие перемещения в степенях подвижности манипулятора, выражаются через единственный параметр [2]:

(3)

При такой форме представления появляется возможность выразить положения, скорости и ускорения в степенях подвижности через параметр и его производные по времени. Подставляя эти соотношения в уравнение динамики (1), можно получить

(4)

где — псевдоскорость. Если объект манипулирования имеет некоторую номинальную матрицу псевдоинерции , то уравнение (4) можно представить в форме

(5)

Если инерционные характеристики объекта манипулирования отличаются от нормальных, то возмущённое уравнение динамики можно представить в виде

(6)

Для того, чтобы требуемые моменты не превысили возможностей приводов, нужно выбрать такие и , что при отклонениях в известных пределах величина момента , определенного выражением (6). Остается реализуемой, т. е.

(7)

Также могут быть наложены ограничения на скорость изменения этого момента, как функции положения, скоростей и ускорений

(8)

где — константа.

Способ формирования податливого движения основан на изменении жесткости схвата манипулятора. Соответствующая концепция управления учитывает жесткость манипулятора в виде матрицы сил, воздействующих на схват при отклонении его от номинального положения. Стабилизация инерционных сил производится специальной системой.

Спроектированная модель робота, обеспечивает вопрос высокой точности и прочности дорожного покрытия.

1. Поезжаева Е.В// Промышленные роботы: учеб.пособие: в 3 ч. / Е. В. Поезжаева. — Пермь: Изд-во Перм. Гос. техн. ун-та, 2009.-Ч.2.-185.
2. Поезжаева Е.В// Теория механизмов и механика систем машин. / Е. В. Поезжаева. — Пермь: Изд-во Перм. Гос. техн. ун-та, 2015.-400.

Источник