Обґрунтування структури та моделювання руху мобільного робота для моніторингу внутрішніх поверхонь трубопроводів
Автор: Пігарев Володимир Михайлович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Роботомеханічні системи та комплекси
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У першому розділі виконано аналіз сучасного стану розвитку внутрішньотрубних роботів. Проведено класифікацію механізмів за типом локомоції (колісні, гусеничні, гвинтові, PIG, змієподібні, інч-черв’ячні) та порівняно їхні тягові характеристики. Розглянуто методи неруйнівного контролю (ультразвуковий, магнітний, візуальний) та застосування алгоритмів штучного інтелекту для дефектоскопії. Виявлено проблему відсутності комплексних кінетостатичних моделей, які б поєднували кінематику руху з динамікою передачі сил для роботів крокуючого («інчворм») типу. Другий розділ присвячено розробці математичної моделі руху робота. Використано рівняння Лагранжа II роду для опису гібридної динаміки системи, що складається з двох модулів, з’єднаних кривошипно-повзунним механізмом. Чисельне моделювання у середовищі Wolfram Mathematica підтвердило працездатність принципу руху та виявило наявність динамічних ударів (піків прискорень) у моменти перемикання муфт, що необхідно враховувати при проектуванні. Встановлено закономірності перетворення обертального руху кривошипа в імпульсний поступальний рух робота. У третьому розділі обґрунтовано конструкцію експериментального макета робота модульного типу. Запропоновано використання симетричного пантографного механізму для пасивної адаптації до зміни діаметра труби та центрування пристрою. Описано принцип дії рушійної системи, де один двигун через систему важелів та обгінних муфт забезпечує рух усіх коліс («wall-press» тип). Розроблено 3D-модель, яка демонструє переваги схеми: енергоефективність, високу прохідність та ремонтопридатність. У четвертому розділі проведено техніко-економічне обґрунтування проєкту. Розраховано повну собівартість виготовлення експериментального зразка (близько 60 тис. грн), що значно дешевше закордонних аналогів (наприклад, iPEK Rovion). Визначено інтегральний показник конкурентоспроможності (????????=8.5) та термін окупності інвестицій, який становить орієнтовно 7 місяців. Об’єкт розроблення та дослідження – процес автоматизованого переміщення мобільних робототехнічних систем усередині трубопровідних магістралей. Предмет розроблення та дослідження – структура, кінетостатичні закономірності руху та параметри адаптації мобільного робота з вібраційно-імпульсним приводом. Мета роботи – підвищення ефективності та надійності моніторингу внутрішніх поверхонь трубопроводів змінного перерізу шляхом обґрунтування структури та кінетостатичного моделювання руху мобільного робота адаптивного типу. Ключові слова: внутрішньотрубний робот, моніторинг трубопроводів, кінетостатичний аналіз, інчворм-локомоція, пантографний механізм, адаптивна конструкція, обгінна муфта, рівняння Лагранжа, Wolfram Mathematica, техніко-економічний аналіз.