1. Аналитический обзор современого состояния разработок и кострукторских решений

   1. Аналитический обзор современного состояния разработок и конструкторских решений в мире

Выделяют несколько приспособлений для удержания на вертикальной поверхности, которые используются в современных разработках:

1. магниты;

2. вакуумные присоски;

3. насосы и вентиляторы;

4. имитация животного мира.

Магнитные устройства сцепления являются наиболее перспективными для роботов, передвигающихся по стальным конструкциям (бортам самолетов, танкеров или внутренним поверхностям железных труб). Тем не менее, их использование ограничено металлическими поверхностями.

Для неферромагнитных поверхностей наиболее подходит использование устройств с вакуумным принципом действия. Подобные роботы разработаны и используются для обследования крупных военно-воздушных судов, инспектирование поверхностей на атомных электростанциях. По проведенным исследованиям, для высокой надежности таких РУВП требуется герметизация присосок, так же требуется время для генерирования вакуума. Таким образом, они могут перемещаться только на гладких и непористых поверхностях (стекло) с низкой скоростью. Эти ограничения существенно сужают область применения роботов.

Третий вариант заключается в создании силы притяжения на основе аэродинамических принципов, в том числе применение винтов. Существующие разработки показали высокие результаты по силе сцепления и мобильности, но высокое энергопотребление и шум не позволяют широко их использовать.

Помимо вышеупомянутых механизмов сцепления значительный прогресс достигнут в имитации поведения животных (гекконы и тараканы). Однако для данного способа удержания на вертикальной поверхности требуется использование специальных материалов и их адгезионных свойств. Подобному устройству можно найти применение в обследовании, мониторинге и ремонте труднодоступных поверхностей на внутренних стенках трубопроводов, на высотных конструкциях, космических станциях, на АЭС, в шпионаже, а также в быту.

Рассмотрим зарубежные и отечественные достижения в области устройств вертикального перемещения.

1. Устройства на основе вакуумных захватов

а) Crawling Robot.

Общий вид робота представлен на Рисунок 1.1 - Общий вид робота

Рисунок 1.1 - Общий вид робота

Разработчик: MSU - DARPA Microrobot. Первый прототип разработан в 2001 г.

Крепление робота к поверхности происходит при помощи вакуумных захватов. Движение РУВП осуществляется за счет изменения длины. Управление роботом может задаваться оператором с пульта дистанционного управления. MSU - DARPA Microrobot не оснащен автономными источниками питания, поэтому дальность передвижения зависит от длины проводов. Вес РУВП составляет 250 г при габаритах 15х5х8 см. У робота отсутствует возможность переноса полезного груза, и нет возможности работать вне зоны прямой видимости.

Для крепления к поверхности используется готовый узел – компактная робототехническая нога (Smart Robotic Foot - SRF).

Таблица 1.1 – Параметры робототехнической ноги

Габаритные размеры, мм	40 х 40 х 25
Масса, г	35
Диаметр присоски, мм	40
Общее потребление электроэнергии, Вт	0,5

Его главные компоненты: вакуумный механический насос диафрагменного типа (Рисунок 1.2 - Вакуумный насос диафрагменного типа), всасывающая чаша, датчик давления и микромеханический клапан на основе эффекта памяти формы. Насос подключен к всасывающей чаше с помощью специально разработанного миниатюрного переходника из алюминия. Переходник интегрирует SRF компоненты, а также выступает в качестве монтажной платформы для тела робота. Всасывающая чаша имеет особые зажимы, что увеличивает жесткость прикрепления.

Рисунок 1.2 - Вакуумный насос диафрагменного типа

Преодоление сопряжений поверхностей с внутренним углом (от 90 до 180) происходит следующим образом: при приближении к вертикальной поверхности удлиняется тело робота, передняя нога присасывается к поверхности и становится опорной. Тело сокращается, и вторая нога переносится на вертикальную поверхность, после этого робот перемещается по вертикальной поверхности.

Преодоление сопряжений поверхностей с наружным углом от 180 до 270 – невозможно;

б) металлический паук.

Профессор Хидеджи Наката (Hideji Nakata) из Технического Колледжа Хоккайдо в Японии разработал робота, который умеет лазить по стенам. Металлический "паук" с четырьмя лапами удерживается на стене при помощи всасывающих насосов на каждой ноге [1]. Общий вид представлен на Рисунок 1.3 - "Металлический паук"

Рисунок 1.3 - "Металлический паук"

Таблица 1.2 – Параметры «Металлического паука»

Размеры, мм	500 х 500 х 150
Масса, кг	6

Хотя в данный момент эта модель находится в стадии разработки, уже вскоре ученые смогут использовать этого робота для разведывательных и даже боевых миссий.