Разработка математической модели робототехнического комплекса для неразрушающего контроля стальных тросов
Автор: Меркурьев Игорь Владимирович, Сайпулаев Гасан Русланович
Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu
Рубрика: Моделирование, информатика и управление
Статья в выпуске: 1 т.26, 2023 года.
Бесплатный доступ
В целях повышения безопасности грузоподъемного оборудования поставлена задача создания нового робототехнического комплекса для автоматизированного проведения исследования технического состояния и несущей способности стальных тросов в труднодоступных и опасных для персонала местах. Разработана новая математическая модель робототехнического комплекса, описывающая управляемое движение магнитного дефектоскопа для выполнения технологических процедур неразрушающего контроля стальных тросов. Разработан алгоритм оценки управляющих моментов, необходимых для реализации программного движения. Проведено численное моделирование движения, соответствующего режиму приближения головок магнитных дефектоскопов к стальному канату. Приведены графики тягово-скоростных характеристик и диаграмма нагрузки приводов, обеспечивающих программное перемещение звеньев пантографного механизма. Представленные в статье результаты могут быть использованы для расчета параметров силовой части электрогидравлических приводов, входящих в состав робототехнического устройства. Исследована точность выполнения задач дефектоскопии с учетом динамики исполнительных и измерительных систем комплекса.
Магнитная дефектоскопия, робот, привод, механика, математическая модель
Короткий адрес: https://sciup.org/149142557
IDR: 149142557 | УДК: 53.082 | DOI: 10.15688/mpcm.jvolsu.2023.1.4
Development of a mathematical model of a robotic complex for non-destructive testing of steel cables
In order to improve the safety of lifting equipment, the task was set to create a new robotic complex for automated research of the technical condition and bearing capacity of steel cables in places that are difficult to access and dangerous for personnel. A new mathematical model of a robotic complex has been developed that describes the controlled movement of a magnetic flaw detector for performing technological procedures for non-destructive testing of steel cables. A mathematical model of the dynamics of the system is obtained using the Lagrange formalism. An algorithm for evaluating the control moments necessary for the implementation of programmed motion has been developed. Numerical simulation of the motion corresponding to the mode of approaching the magnetic flaw detector heads to the steel rope has been carried out. The graphs of the traction-speed characteristics and load diagrams of the drives providing the programmed movement of the links of the pantograph mechanism are presented. The results presented in this paper can be used to calculate the parameters of the power section of the electro-hydraulic drives included in the robotic device. The accuracy of performing flaw detection tasks is studied, taking into account the dynamics of the executive and measuring systems of the complex.
Список литературы Разработка математической модели робототехнического комплекса для неразрушающего контроля стальных тросов
- Анализ эксплуатационной надежности грузовых канатов заливочных кранов сталеплавильного производства / В. Ю. Волоховский, А. Н. Воронцов, И. И. Шпаков, В. В. Гончаров // Безопасность труда в промышленности. - 2020. - № 5. - C. 7-16.
- Магнитная дефектоскопия - эффективный инструмент мониторинга технического состояния проводов и грозотросов воздушных линий электропередачи / В. Ю. Волоховский, А. Н. Воронцов, Д. В. Сухоруков, А. Р. Рудяк // Электрические станции. - 2019. - № 12 (1061). - C. 28-37.
- Методы неразрушающего контроля прочностных свойств деталей машин / М. М. Матлин, А. И. Мозгунова, Е. Н. Казанкина, В. А. Казанкин. - М.: Инновационное машиностроение, 2019. - 247 c.
- Мониторинг технического состояния талевых канатов буровых установок эксплуатационного и разведочного бурения нефтяных и газовых скважин: технология, эффективность, перспективы / Д. А. Слесарев, О. П. Потехин, И. И. Шпаков, В. Ю. Волоховский, А. Н. Воронцов // Безопасность труда в промышленности. - 2018. - № 6. - C. 13-22.
- Разработка эскизного проекта робототехнического комплекса для решения задач мониторинга технического состояния тросового оборудования / И. В. Апанасевич, В. В. Кузнецов, Г. Р. Сайпулаев, И. В. Меркурьев // Технологии будущего: сб. тез. IV Нац. науч. техн. конф. - М.: Изд-во ФГБОУ ВПО.НИУ.МЭИ., 2021. - C. 81-82.
- Роботизированное устройство для автоматизации контроля состояния тросов в горнодобывающей промышленности / И. В. Меркурьев, Г. Р. Сайпулаев, И. В. Орлов, Т. Ч. Чан // Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики: IPDME-2021: сб. тез. VIII Междунар. науч.-практ. конф. - СПб.: Санкт-Петербургский горный университет, 2021. - C. 66-68.
- Slesarev, D. Defect identification based on wavelet decomposition for MFL non-destructive inspection of steel plates / D. Slesarev // Insight: Non-Destructive Testing and Condition Monitoring. - 2021. - Vol. 63 (3). - P. 146-150.
- Mita, A. Design Strategy of Structural Health Monitoring System Consisting of Four Sensors for Tall Buildings / A. Mita, K. Hirai, S. Ozawa // Proc. 8th European Workshop on SHM, EWSHM 2016. - Bad Breisig: NDT.net, 2016. - Vol. 1. - P. 2643-2650.
- High-Precision Smart System on Accelerometers and Inclinometers for Structural Health Monitoring: Development and Applications / S. Konovalov, D. Mayorov, Y. Ponomarev, T. Soloveva // Proc. 2018 12th France-Japan and 10th Europe-Asia Congress on Mechatronics, Mecatronics. - Piscataway: IEEE, 2018. - P. 52-57. -.
