Уфимские ученые разработали робота для «Газпрома»

История подготовки специалистов в области робототехники в УГАТУ длится уже около 30 лет. Первый набор студентов на специальность «робототехнические системы и комплексы» был сделан в 1984 году, и по этой специализации студентов обучали до 1996 года. Обучение проходило на кафедре технической кибернетики факультета систем управления. До недавнего времени кафедру возглавлял профессор Барый Галеевич Ильясов. До 1994 года разрабатывались роботы спецназначения — различные летательные аппараты. После 1994 года началась специализация в области роботов и робототехнических систем, которая больше похожа на использование промышленных роботов, и подготовка специалистов в таком виде продолжается и до нынешнего времени. До 2014 года подготовка специалистов по специальности «робототехнические системы и комплексы» проводилась на факультете информатики и робототехники, на кафедре технической кибернетики. Но в связи с переходом этого профиля с направления «автоматизация» на направление «машиностроение» дальнейшая подготовка в июне 2014 года была передана на кафедру мехатронных станочных систем факультета авиационно-технологических систем.

Наши студенты выполняют дипломные работы по внедрению робототехнических комплексов в промышленность, в частности, в авиационные технологии. Кроме этого, у нас ведутся разработки автономных мобильных систем с использованием интеллектуальных алгоритмов управления: биоморфные роботы, гексаподы — шестиногие роботы, различные мобильные колесные роботы, в частности, роботы на магнитных колесах, которые можно использовать для передвижения по металлическим поверхностям, для диагностики, например, внутреннего состояния труб газокомпрессорных станций, для диагностики ветряных станций — больших металлических конструкций, куда не каждый человек может забраться. Ведутся работы по созданию платформ для строительной отрасли. Недавно был получен патент с аспирантом Олегом Целищевым. Разрабатывается мобильная четырехколесная платформа с адаптивной подвеской, что позволяет платформе при движении сохранять горизонтальное расположение рабочего инструмента. Если на эту платформу поставить манипулятор, то с его помощью можно производить кирпичную кладку либо другие работы. Мы пытаемся наши разработки воплощать в железе. К сожалению, очень тяжело было выбить серьезное финансирование для этих работ, и большинство работ мы проводили собственными силами, изыскивая резервы из полученных грантов. Но надеемся, что в будущем, когда будут разработаны опытные образцы, мы сможем убедить потенциальных инвесторов, получить серьезное финансирование и коммерциализировать наши разработки.

В лаборатории автономных мобильных роботов при кафедре мехатронных станочных систем силами молодых ученых ведутся научные разработки. И одна из таких разработок — робот высокой мобильности, у которого в качестве движителя используются колеса с постоянными магнитами. Это позволяет роботу передвигаться по любой металлической поверхности — вертикальной, горизонтальной и перевёрнутой.

Конструкция проектировалась по эскизному заказу предприятия «Газпром трансгаз Уфа». Им такой робот был необходим для проведения видеоинспекции трубопроводов газокомпрессорных станций. Эти трубопроводы находятся под землей, их протяженность может быть от 100 до 300 метров, при этом возможны вертикальные перепады до пяти метров, а диаметр труб — от 300 миллиметров до 1,4 метра. И наиболее эффективным является применение роботов именно такого типа.

Макетный образец не предназначен для использования в газокомпрессорных станциях.

Для работы должен использоваться другой робот, который является коммерческой разработкой, он должен быть взрывозащищенным, поэтому приходится использовать очень дорогие бесколлекторные двигатели. Но для того, чтобы проверить принцип работы, показать потенциальным заказчикам, мы решили за свой счет построить макетный образец, изыскали средства из разных грантов, вложили свои деньги.

В разработке этого робота активно участвовали не только аспиранты, но и студенты. По базовой конструкции робота в этом году был защищен диплом. Сейчас идет доводка алгоритмов управления, прочностные расчеты. По этой теме будет защищаться магистр. Помимо разработки этого робота его надо было еще изготовить. Для этого надо было просчитать всю конструкцию, разработать технологию изготовления и непосредственно изготовить. Нам помогает то, что на нашей кафедре мехатронных станочных систем есть свои станки. Частично нам удалось детали выточить самим, частично пришлось заказывать. И лабораторно действующий макет мы сделали.

Робота мы спроектировали для широкого использования. У нас есть уже несколько вариантов платформ с такими колесами — трёх-, четырёхколёсные, которые могут использоваться не только для обследования трубопроводов, но и для проведения ремонта на различных объектах большого размера, созданных из металла. Это могут быть, например, ёмкости в нефтяной промышленности. При желании можно робота оснастить инструментами, которые могут производить покраску, сварку в труднодоступных местах.

Можно его использовать в судостроении. Раньше суда делали цельными, а сейчас, например, в Южной Корее в заводских условиях изготавливают 60-70 модулей, а потом их приваривают друг к другу. Люди, производя сварку в этих модулях, могут там находиться в защитных костюмах минут 15-20, а использование роботов в телеуправляемом режиме позволяет решить эту задачу.

Мы представляли такого робота в Санкт-Петербурге на X конференции по экстремальной робототехнике, которая проходила в ЦНИИ робототехники и технической кибернетики. И с нами изъявили желание встретиться разработчики механизмов для ремонта судов. Им нужен такой робот для осмотра надводной части судов во время плавания. Подводная часть осматривается другими механизмами. Надеемся, что эта конструкция имеет будущее, что этот проект удастся коммерциализировать и, наконец, совместно с «Газпромом» получить грант на реализацию опытных образцов, которые стоят достаточно дорого. Комплектующие приходится применять импортные — немецкие бесколлекторные двигатели, которые стоят от десяти и более тысяч рублей, к ним нужно еще приобретать редукторы от семи тысяч, проводить сертификацию взрывозащищенности. Первые расчеты в ценах двухлетней давности показали, что себестоимость робота составляет четыре миллиона рублей. Сейчас курс меняется, и даже трудно предположить, сколько этот робот будет стоить в будущем.

К сожалению, подготовка инженеров в области робототехники в этом году заканчивается, будет последний выпуск. Но уже четыре года подготовка по профилю «управление роботами и робототехническими системами» идет на бакалавриате. Также на нашей кафедре есть соответствующая магистратура, и традиции подготовки студентов по робототехнике продолжаются.