CHAPTER 6. MODERN MECHATRONIC SYSTEM

251
Inspection robot P-200 is designed for teleinspection of pipelines with 
a diameter of 150...1200 mm. This mobile robot has a set of interchangeable 
wheels and a color rotary camera. The robot is operated by a remote operator 
from the control station located in the car (cable length up to 200 m).
The control post has a color monitor and a digital computer-based documen-
tation system in industrial design. The camera is equipped with an aiming 
device (rocking, rotation and lifting mechanisms) for inspecting the pipe walls, 
main and additional lighting units, an electromechanical windshield wiper, and 
a remote focusing drive.
The robot has a hermetic design, is able to work with immersion in water, 
the body is pumped with nitrogen to prevent condensation of moisture inside it 
and misting up the glasses of the camera. 
Moving actuators are mechatronic modules of the motor-wheel type based 
on direct-current motors. In addition to the vision system, the robot is equipped 
with path sensors, roll angles and trim of the body, as well as angle sensors 
of the camera’s orientation. These sensors are needed not only to control the 
movement of the robot, but also for tracing the occurrence of the pipeline, 
give information about the profile of the pipe and the coordinates of the defect 
(fistula, cracks) or the detected foreign matter.
Mobile robots of SPA «Taris» allow not only to detect, but also to eliminate 
a number of defects. One of the effective methods of repairing pipes is banding 
(Figure 6.2).
Figure 6.2 – Mobile robot with a bandage device of the firm «Taris»
The installed band consists of a metal shell and layer of fabric impregnated 
with a polymer. Under pressure acting on the hoses, the packer inflates and 
presses the shell with the polymer to the pipe walls. Shells made of corrosion-
resistant or carbon steel are used.

252
 
 

Instead of a fabric with a polymer, a layer of rubber can be used as a 
material for sealing the defect. The mobile robotic complex S-200 (Figure 
6.3) includes: a technological robot, a cable drum, a workstation with a vision 
system, an operator control station.
Fig. 6.3 – Mobile robotic complex S-200 of the firm «Taris»
The robot is equipped with replaceable operating elements - milling and tool 
heads for performing repair operations inside the pipe. The working bodies are 
designed for local cleaning of surfaces, drilling, pruning of protruding elements 
(sags, grates on welded seams, pins), cutting off lateral branches after the pipe 
is sanitized with plastic.
The arrows in Fig. 6.3 the main motions of this mechatronic system are 
indicated: A – movement of the robot due to the wheel drive (speed 0...0.2 
m/s); B – extension of the stop (force 500 N); C – extension of the working 
element (stroke 100 mm, force 500 N); D – transverse feed of the tool head 
(stroke 50 mm, force 500 N); E – rotation of the worker which body (angle ± 
180°, moment 50 Nm); F – swing of the video camera (swing angle ± 140°); 
G – moving the wiper of the video camera; H – rotation of the tool head.
Prospects for the development of mobile robotics are associated with the 
intellectualization of control devices and sensors, which makes it possible to 
improve the quality of operations and the autonomy of their implementation. 
Automatic decision making by robot (without direct training the person-
operator) is expedient here on the following operations:
– automatic detection and recognition of foreign objects in the pipeline 
with the use of vision systems and location sensors;
– planning of the trajectory and speed of the movement when cornering on 
the basis of signals from the heel-trim sensor and photo-impulse speed 
sensors;
– control of the operating modes of the tool head on the basis of information 
on the acting forces and moments when performing machining operations 

253
(cleaning the inner surface of the pipe or welds, pruning the pins protru-
ding inside the pipe, etc.);
– diagnostics of the internal surface of the pipe and flaw detection of welds;
– opening of lateral branches in a new plastic pipe after the procedure of 
relining.
Figure 6.4 – Prototype of the mobile robot IRIS-1:
a – the general form; b – front view
A prototype of the mobile robot «IRIS-G» was created at the Department 
of Robotics and Mechatronics of MSTU «STANKIN», a significant part of 
the work was carried out within the framework of the project of international 
cooperation «Computer Aided Mobile Robotics for Severe Environmental 
Applications» with the support of the Royal Society (Great Britain) were MSTU 
«STANKIN» and Montfort University (Great Britain) [24].
The improvement of the robot had the following objectives:
• research of new techniques for autonomous navigation of mobile robots;
• experimental study of the influence of new constructive solutions applied 
in the prototype; 
• testing of various sensors for environmental recognition;
• testing of multisensor technology for environmental inspection; 
• creating a prototype for the further development of laboratory equipment.
The prototype of a mobile robot with computer control based on a DC motor 
consists of a basic, sensor, transport, electronic communication, power modules 
and a control module.
The basic module consists of a rigid support frame with a number of holes 
for variable mounting of sensors and a transport module. Also on the base 
module are two terminal blocks for fixing power and information cables.

254
 
 

The sensor module (Table 6.1), includes ultrasonic and photo-pulse sensors, 
a microwave sensor, a video camera, a set of two-dimensional accelerometers. 
For effective functioning of the video camera inside the pipe, there is a source 
of additional lighting on the robot.
Table 6.1. Sensors used in the prototype of a mobile robot

жүктеу/скачать 11,25 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: