Мобильные робототехнические и дистанционно-управляемые комплексы для функционирования в экстремальных условиях

Захаров Ю.В.,
ученый секретарь ГосИФТП, кандидат технических наук,
доцент, участник ликвидации последствий катастрофы на ЧАЭС, 1986 год.

Мерцалов М.С.,
главный конструктор ГосИФТП,
участник ликвидации последствий катастрофы на ЧАЭС, 1986 год.

Авария на Чернобыльской АЭС создала ряд проблем по ликвидации последствий, требующих разработки специальных мобильных робототехнических комплексов.

Наш Государственный институт физико-технических проблем, руководимый Генеральным директором академиком Л.Н. Лупичевым, занимается разработкой и изготовлением мобильных радиациостойких робототехнических и дистанционно управляемых систем, предназначенных для аварийно-восстановительных работ на атомных станциях, а также для ликвидации чрезвычайных ситуаций в экстремальных условиях.

В 1986 году в ГосИФТП совместно с ВНИИТРАНСМАШ и ВНИИ АЭС НПО "Энергия" разработали специализированный транспортный робот СТР-1 и комплекс "Клин", которые успешно работали на кровле третьего блока ЧАЭС и на земле у разрушенной стены четвертого блока.

Сложности разработки комплексов и особенности их работы изложены в статье "Мобильные робототехнические комплексы ... "в монографии "Москва - Чернобылю". Обобщая опыт ликвидации аварии на ЧАЭС с помощью комплексов СТР-1 и "Клин" и экстремальные условия их функционирования, на первом этапе были разработаны роботы среднего класса РТК "Авангард" и РТК "Роман".

РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ПЕРВОГО ЭТАПА РТК "Авангард"

Мобильный робот среднего класса (рис. 2.1) осуществляет контроль и очистку поверхностей в зонах, опасных для присутствия человека. Установленные на борту автономные источники питания обеспечивают его функционирование в течение длительного времени. Управление осуществляется по радиоканалу с подвижного пункта управления. При проведении работ внутри помещений управление осуществляется через подвижный ретранслятор.

Аппаратура и технологические агрегаты смонтированы на полноприводном шасси повышенной проходимости и надежности, что дает возможность использования аппарата в условиях сложного рельефа и на грунтах с низкой несущей способностью. Управление положением подвижно установленных телекамер обеспечивает обзор окружающей обстановки.

Наличие комплексных средств внешней защиты, предохраняющих от нежелательных загрязнений элементы конструкции, позволяет быстро и удобно производить очистку аппарата после его выхода из зоны работ.

Основные технические характеристики РТК "Авангард":

Масса, кг.
Габариты (L х В х Н), м	3,1 х 2,2 х 2,2
Тяговое усилие (max), H
Радиус действия радиоканала, м
Разрешающая способность ТВ системы с Зм, м	0,004
Допустимая мощность экспозиционной дозы, Р/час

В случае использования аппарата в зонах с повышенной радиоактивностью он может быть оснащен сменными радиометрами, чувствительные элементы которых обеспечивают точный контроль степени загрязнения даже при очень сложном рельефе местности. Предусмотрена установка научной аппаратуры для проведения различных исследований, в том числе для обнаружения источников радиоактивности.

РТК "Роман"

Мобильный робот среднего класса широкого функционального назначения позволяет осуществлять работы в зонах, опасных для присутствия человека. Установленные на борту автономные источники питания обеспечивают его функционирование н течение длительного времени. Управление осуществляется по радиоканалу с подвижного пункта управления. При проведении работ внутри помещений управление осуществляется через подвижный ретранслятор.

Основные технические характеристики РТК "Роман ":

Масса, кг.
Габариты (L х В х Н), м	2,2 х 2,2 х 1,9
Тяговое усилие (max), H
Радиус действия радиоканала, м
Грузоподъемность манипуляторов, кг.	150 и 700
Число степеней подвижности манипуляторов	0 и 5
Разрешающая способность ТВ системы с Зм, м	0,004
Допустимая мощность экспозиционной дозы, Р/час

Аппаратура и технологические агрегаты смонтированы на полноприводном шасси повышенной проходимости и надежности, что дает возможность использования аппарата в условиях сложного рельефа и на грунтах с низкой несущей способностью.

Наличие комплексных средств внешней защиты, предохраняющих от нежелательных загрязнений элементы конструкции, позволяет быстро и удобно производить очистку аппарата после его выхода из зоны работ.

Установленные на аппарате манипуляторы имеют различные эксплуатационные характеристики, оптимально определяющие функциональное назначение каждого из них: от выполнения погру-зо-разгрузочных работ, с использованием грейферного захвата, до проведения технологических операций высокой степени сложности.

Управление движением и выполнение работ с использованием Манипуляторов значительно упрощается благодаря подвижно установленным телекамерам. Управление их ориентацией и положением относительно корпуса аппарата позволяет осуществить обзор с различных точек, увеличивая, таким образом, возможность детального рассмотрения отдельных объектов и окружающей обстановки.

В случае использования аппарата в зонах с повышенной радиоактивностью на одном из манипуляторов может быть установлен радиометр, что дает возможность проведения дозиметрической разведки, как больших зон, так и отдельных предметов. Возможна установка научной аппаратуры для проведения различных исследований, в том числе для наведения на источник радиоактивности.

РТК "Дорожник"

По результатам работы тяжелой техники при ликвидации последствий аварии на ЧАЭС Правительственной комиссией было принято решение о создании для работы в зараженных зонах дистанционно управляемой тяжелой техники.

В 1988 г. Государственному институту физико-технических проблем (ГосИФТП) как головной организации по разработке робототехнических средств было выдано задание на разработку и изготовление на базе промышленного трактора робототехнического комплекса (РТК) "Дорожник", работающего как самостоятельно, так и в составе с РТК "Авангард" и "Роман".

РТК "Дорожник" предназначен для разборки завалов, сбора и транспортировки крупногабаритных предметов, съема и перемещения слоя грунта и строительных конструкций, транспортировки сыпучих грузов, буксировки сцепных устройств, рыхления и автоматического нивелирования поверхности грунта с точностью 1%. В состав РТК "Дорожник" вошли:

l дистанционно-управляемый исполнительный механизм (ИМ);

l подвижный пункт управления (ППУ);

l подвижный ретранслятор (ПРТ);

l носимый пульт управления (НПУ).

В качестве исполнительного механизма (базового шасси) был выбран промышленный трактор Т-25.01, выпускаемый Чебоксарским заводом промышленных тракторов. Его доработка и изготовление манипулятора было возложено на Челябинский филиал НИИ тракторостроения. Навесное оборудование было разработано и изготовлено во ВНИИЗЕММАШе (г. С-Петербург). Система управления была разработана и изготовлена в ГосИФТП.

Исполнительный механизм оснащен комплектом средств дистанционного управления и измерительной аппаратуры, блоки которого размещены в термоконтейнере с встроенной системой терморегулирования. Кроме того, в состав системы управления вошли четыре телевизионные камеры внешнего обзора и антенно-фидерная система. Датчики радиации устанавливаются на манипуляторе и корпусе ИМ.

Кроме штатного и навесного оборудования на ИМ был смонтирован манипулятор грузоподъемностью 1200 кг.

Наличие комплексных средств защиты позволяет быстро и удобно производить дезактивацию и очистку ИМ после выхода его из рабочей зоны.

Управление ИМ осуществляется по радиоканалу с ППУ, размещенного на базе шасси ЗИЛ-131. Оператор, блоки, узлы и агрегаты размещены в герметичном кузове, оснащенном фильтровентиляци-онной системой и системой отопления.

Для увеличения дальности управления с ППУ используется ПРТ, тоже размещенный на шасси ЗИЛ-131.

В прямой видимости управление движением и работа с навесным оборудованием возможна с носимого пульта без использования телевизионного канала.

Основные технические характеристики РТК "Дорожник":

Масса ИМ (с мниапулятором и отвалом), т.	44,4
Габариты (L х В х Н), м	9,0 х 4,4 х 4,1
Мощность двигателя, кВт (л.с.)	272 (370)
Максимальное заглубление зуба рыхлителя, м	1,5
Емкость бульдозерного отвала с грейферной заслонкой, куб./м
Грузоподъемность манипулятора, т.	150 и 700
Радиус зоны обслуживания манипулятора, м.
Время непрерывной работы, ч
Дальность связи приработе по радиоканалу, м - с подвижного пункта управления, м - с носимого пульта, м	до 2000 до 300
Допустимая мощность экспозиционной дозы излучения, Р/ч
Радиационный ресурс, рад