Целостность больших конструкций, таких как мосты, высотные здания, ветряные турбины и большие самолеты, тесно связана с безопасностью. Сегодня из-за старения крупных сооружений и потенциальных опасений по поводу их обрушения интерес к мониторингу состояния конструкций возрос во всем мире.
Несмотря на то, что было проведено большое количество исследований по проверке недоступных больших конструкций с использованием мобильных роботов, поскольку большинство существующих роботов требуют установки дополнительной инфраструктуры или используют магнитные технологии или вакуумную адгезию, эти технологии трудно применить к конструкциям с разнообразные формы поверхностей и материалы.
Профессор Хён Мён из Департамента гражданской и экологической инженерии Корейского передового института науки и технологий (KAIST) разработал систему CAROS (альпинистская воздушная роботизированная роботизированная система), которая не требует установки какой-либо дополнительной инфраструктуры и отличается максимальной мобильностью и безопасностью. скалолазный робот. Этот робот имеет более высокую мобильность, чем существующие роботы для лазанья по стенам, потому что он может летать. Он также имеет преимущество в том, что он может восстановить свою позу после случайного падения из-за неожиданного беспокойства.
Поскольку робот может прилипать к поверхности, он может выполнять тщательный осмотр и обслуживание конструкции. Во-первых, команда CAROS спроектировала и проанализировала структуру / механизм дрона, чтобы максимизировать стабильность полета и усилие захвата на стенах.
Во-вторых, они разработали алгоритмы преобразования режимов полета / лазания и управления лазанием по стенам соответственно. Эти алгоритмы позволяют CAROS изменять свой режим, когда он встречается со стеной во время полета. Чтобы сделать эти алгоритмы, прямая и обратная кинематика выводятся и применяются к системе. Наконец, команда разработала алгоритм автономной навигации, использующий сенсорную информацию для распознавания трехмерной среды.
Эта технология также может быть использована для оценки ситуации при пожаре. Раньше для тушения пожара были разработаны мобильный робот, оснащенный водяным шлангом, и мобильные роботы метательного типа, но у него был недостаток при входе и перемещении через узкие пространства. Технологию CAROS можно использовать в качестве робота-наблюдателя для использования при пожарах или стихийных бедствиях, поскольку он может проходить через узкие внутренние помещения, изменяя свой режим с лазания по стене на полет и наоборот, в зависимости от ситуации.
Если CAROS оснащен тепловизором, он может обнаруживать и отслеживать людей с помощью тепловизионных изображений. Кроме того, он может передавать информацию об окружающей среде по беспроводной связи.
В настоящее время FAROS (Fireproof Aerial RObot System) разрабатывается на основе CAROS, который может как летать, так и взбираться по вертикальной стене, чтобы преодолевать узкие или разрушенные пространства, вызванные огнем. Корпус робота покрыт арамидным волокном, чтобы защитить его электрические и механические части от прямого воздействия пламени.
Под броней на основе арамидного волокна находятся буферные воздушные слои и система охлаждения на основе элементов Пельтье, которые помогают поддерживать воздушный слой в определенном температурном диапазоне. Для автономной навигации FAROS оценивает свою позу с помощью 2D-лазерного сканера и датчика IMU (Inertia Measurement Unit), установленного в FAROS. Благодаря результату локализации и тепловизионной камере, установленной на FAROS, робот также может обнаруживать и локализовать точку возгорания с помощью специальной технологии обработки изображений.
Ожидается, что эти технологии будут применяться для обследования или обслуживания конструкций и объектов в удаленных или труднодоступных регионах. Такие технологии также могут применяться для различных видов обслуживания городских структур, таких как осмотр лопастей ветряных турбин и очистка многоэтажных зданий и солнечных батарей.
Профессор Мён сказал: «По мере того, как города становятся все более переполненными небоскребами и суперструктурами, пожары в этих высотных зданиях становятся огромными опасными для жизни бедствиями. FAROS может быть успешно развернут на месте бедствия на ранней стадии таких инцидентов, чтобы минимизировать ущерб и максимизировать безопасность и эффективность спасательной операции."
Благодаря новизне и возможностям CAROS и FAROS привлекли внимание средств массовой информации во всем мире, и команда подала заявку на получение соответствующих патентов.
Это исследование было представлено на Международной конференции. по управлению, автоматизации и системам (ICCAS) 2015, прошедшем в Пусане, Корея, где исследовательская группа была удостоена награды за лучшую презентацию.
Это исследование финансировалось Инициативой KAIST по изучению стихийных бедствий и институтами KAIST (KI).