Robot pentru inspectarea cablurilor folosite la suspendarea
podurilor.Proiectare si analizaIntroducereSuspensia podurior este
construita in scopul de a prelua greutatea constructiva a podului,a
autovehiculelor ,a pietonilor etc. Deteriorarea sa distrugerea
chiar a unei mici componente poate avea rezultate dezastruoase.
Intr-un caz particular coroziunea otelului galvanizat sau a celui
inoxidabil este direct influentata de conditiile meteo la care este
supus . Inspectia periodica este esentiala in prevenirea
posibilelor probleme sau defectiuni.In prezent principala metoda de
inspectie este cea vizuala insa aceasta metoda nu garanteaza
siguranta celui care inspecteaza cablurile acestea fiind situate la
o altitudine relativ mare astfel ca o inspectare automata a
cablurilor ar fi un pas important in acest sens. Un robot poate
escalada cablurile avand atasata o camera video reusind sa obtina
imagini privind aspectul fizic al cablurilor.Un robot patruped
poate escalada cu usurinta cablurile el deplasanduse datorita
fortei de frecare create intre cablu si rotile acestuia. Un sistem
vacumatic este o metoda noua de a crea o aderenta insa si acest
sistem isi pierde utilitatea atunci cand robotul trebuie sa se
deplaeseze in linie curba.Pentru a obtine o miscare stabila au fost
studiate mai multe tipuri de roboti, majoritatea avand mai multe
grade de libertate.Aceste tipuri de roboti pot aborda structuri
complexe cum ar fi tevile curbate insa acest proces de control
necesita timp. Magnetii permanenti sunt utilizati pentru cresterea
aderentei intr-un rezervor de ulei sau tevi.Cresterea numarului de
magneti ar putea fi o solutie pentru cresterea magnetismului insa
odata cu crestera numarului de magneti se pune problema greutatii
robotului. Un robot cu masa mare poate cauza deteriorarea
suprafetei cablului pe care il inspecteazaFig2. Robot pentru
inspectarea cablurilor a) model 3d b) fotografieAstfel ca se
recomanda folosirea unui robot simplu si cu masa relativ mica.In
acest articol este prezentat un robot pentru inspectia vizualaa
cablurilor folosite la suspendarea podurilor. Dupa cum este aratat
in figura 2 robotul este alcatuit din 3 module identice asezate pe
un cadru la 120 de grade unul fata de celalalt. Fiecare modul are 3
mecanisme functionale aderenta directie si coborare care ajuta la
indeplinirea rolului functional. Fig3. Sectiune transversala a
CFRC
Controlul se face wireless singurul cablu necesar fiind cel de
alimentare pentru motoarele care echipeaza robotul.Robotul este
echipat cu 3 camere care ofera imagini in timp real operatorului.
Initial robotul a fost proiectat doar pentru inspectia cablurilor
insa poate varia ca si aplicatii dearece poate transporta o
greutate de 9 kg Mecanisme ale robotuluiComponentele unui cablu
metalic obinuit, utilizat n aplicaiile generale, sunt prezentate n
Figura4 Componenta individual de baz a unui cablu este firul. Un
grup de cel puin 3 fire i ajungnd uneori pn la 110 fire formeaz un
toron. Firele componente ale unui toron pot fi rsucite n jurul axei
proprii, spiralate sau dispuse n mod paralel. Torsadarea mai multor
toroane n jurul unui toron central creeaz structura final a
cablului. Toronul central poart numele de inim (sau de toron de tip
inim).Descrierea corect a componentelor cablului este foarte
important n momentul efecturii monitorizrii strii de degradare a
cablului. Folosirea greit a termenilor ce descriu componentele
cablului poate induce n eroare i poate conduce la raionamente
greite. De exemplu, interschimbarea termenilor de toron i de fir n
cadrul unei analize a rupturii unui toron, poate cauza impresia
unei graviti diminuate, neglijabile, cnd de fapt cablul afectat de
aceast problem trebuie nlocuit ct mai repede.Trebuie luata in
considerare posibilitatea aparitiei unei defectiuni in timpul
functionarii.
Fig4. Structura unui cablu metalic
Fig5.Desen de ansambluFig6. Cauciucul si roata robotului
Fig7. Modul de directieFig8.Mecanism de aderenta
De exemplu intreruperea alimentarii cu energie electrica poate
provoca fie blocarea robotului fie caderea libera a acestuia.Pentru
a preintampina aceste probleme robotul necesita 3 unitati
functionale: unitate de directie,unitate pentru aderenta ,unitate
de control pentru asigurarea unei coborari sigure1 Unitatea de
directie trebuie sa realizeze suficient moment de torsiune astfel
incat sa se poata realiza deplasarea2 Unitatea de aderenta trebuie
sa realizeze suficenta forta de frecare intre rotile robotului si
cablul pe care se deplaseaza3 Unitate de control a coborarii
asigura controlul deplasarii descendente in cazul aparitiei unei
defectiuni.Toate aceste module sunt integrate in structura
robotului.Fiecare din aceste module este prezentat in figura
7Mecanismul de aderentaCand forta de frecare este mica robotul nu
se poate deplasa chiar daca momentul motor la roata este suficient
de mare.Forta de frecare depinde de Forta normala si coeficientul
fortei de frecare a materialelor celor doua componente. Supafata
cablului este destul de denivelata ceea ce impune alegerea unui
material rezistent pentru rotile robotului. S-a ales ca material
EPDM care este folosit in general la constructia anvelopelor pentru
autovehicule si un profil asemanator cu al rotilor de tractiune.
Luand in considerare pozitionarea aproape verticala a cablurilor
s-a ales urmatorul mecanism compus din: mecanism surub piulita,
mecanism paralelogram,clichet care mentine piulita intr-o anumita
pozitie si un arc care generaza aderenta pe suprafata
cabluluiMecanismul motorRobotul are doua tipuri de roti pasive si
active,cele active fiind actionate de momentul motor rezultand
astfel deplasarea robotului iar cele pasive au rolul de a asigura
deplasarea inapoi sau coborarea robotuluiunde: Ff- forta de
frecarem- masag-acceleratia gravitationalaFw-forta motoareMecanism
de control al deplasarii descendenteIn cazul unei situatii de
urgenta in care robotul este blocat dina cauza unei defectiuni
electrice revnirea acestuia nu este posibila.Pentru a preintampina
aceste situatii s-a conceput un sistem de coborare controlata dupa
cum este prezentat in figura 9Fig9.Functionarea mecanismului de
control al coborarii