Робототехнические системы для применения в условиях чрезвычайных ситуаций. Часть 1. Условия применения и общие технические требования
Робототехнические системы в условиях чрезвычайных ситуаций: обзор и перспективы
В учебном пособии, изданном Московским государственным техническим университетом имени Н.Э. Баумана, рассматриваются вопросы применения робототехнических систем (РТС) в условиях чрезвычайных ситуаций (ЧС). Авторы анализируют условия применения мобильных роботов, определяют технические требования к ним, описывают конструктивные особенности и намечают направления совершенствования с учетом опыта эксплуатации и концепции "приемлемого риска".
Условия применения и поражающие факторы
В первой главе дается определение чрезвычайной ситуации, рассматриваются поражающие факторы, такие как ударная волна, химическое и радиоактивное загрязнение, и описываются зоны, опасные для жизни людей. Подчеркивается роль РТС в замене человека при выполнении работ в опасных зонах, образующихся в результате аварий на химических и радиационно опасных объектах, пожаров и взрывов. Приводится характеристика зон химического и радиоактивного загрязнения, включая описание источников, поражающих факторов и параметров загрязнения. Особое внимание уделяется параметрам, определяющим возможность применения РТС, таким как мощность дозы ионизирующего излучения, интегральная доза радиации и плотность радиоактивного загрязнения.
Задачи и требования к робототехническим системам
Во второй главе определяются задачи, решаемые с помощью РТС в зонах химического и радиоактивного загрязнения, включая разведку, локализацию очага аварии, транспортировку опасных предметов, очистку территории и монтаж/демонтаж оборудования. В третьей главе сформулированы общие тактико-технические требования к РТС, охватывающие требования по назначению, надежности, живучести, стойкости к внешним воздействиям, транспортабельности и конструктивные требования. Эти требования основаны на анализе поражающих факторов ЧС и видов выполняемых операций.
Типы и перспективы развития
В четвертой главе представлена классификация основных типов наземных РТС, включая разведывательно-технологические, технолого-разведывательные и технологические комплексы. Описываются технические характеристики различных моделей, разработанных в МГТУ им. Н.Э. Баумана, с акцентом на РТС легкого типа. Приведены примеры конкретных моделей, таких как МРК-01, МРК-25М, МРК-27, МРК-46М, МРК-47 и МРК-61, с указанием их технических характеристик и функциональных возможностей. В пятой главе рассматриваются направления совершенствования мобильных роботов, включая создание нетрадиционных типов движителей, многоманипуляционных систем, "очувствленных" систем, эффективных систем дистанционного управления, а также систем управления совместной работой групп мобильных роботов. Подчеркивается переход к концепции "приемлемого риска" и необходимость разработки технологий и оборудования для диагностики и предотвращения аварийных ситуаций. Авторы отмечают, что современные мобильные роботы являются сложным инструментом, эффективность применения которого зависит от профессиональной подготовки операторов.
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана А.Ф. Батанов, С.Н. Грицынин, С.В. Муркин РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ Часть 1 Условия применения и общие технические требования Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия по курсу «Конструкция и расчет мобильных роботов» Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 2010
УДК 621.865.8(075.8) ББК 32.816 Б28 Б28 Рецензенты: В.Г. Градецкий, Г.О. Котиев Батанов А.Ф. Робототехнические системы для применения в условиях чрезвычайных ситуаций : учеб. пособие : в 2 ч. – ч. 1 : Условия применения и общие технические требования / А.Ф. Батанов, С.Н. Грицынин, С.В. Муркин. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. – 47, [1] с. : ил. Дано описание условий применения робототехнических средств (мобильных роботов), определены общие технические требования к ним, приведены краткое описание конструкции и технические характеристики и намечены направления совершенствования робототехнических средств с учетом опыта эксплуатации и концепции «приемлемого риска». Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих курс «Конструкция и расчет мобильных роботов». УДК 621.865.8(075.8) ББК 32.816 Учебное издание Батанов Александр Федорович Грицынин Сергей Николаевич Муркин Сергей Владимирович РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ Часть 1 Условия применения и общие технические требования Редактор О.М. Королева Корректор Р.В. Царева Компьютерная верстка В.И. Товстоног Подписано в печать 10.02.2010. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 2,79. Тираж 100 экз. Изд. № 78а. Заказ Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана. 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5. c⃝ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010
ВВЕДЕНИЕ На современных промышленных объектах c повышенной сложностью производства (например, объектах химической и атомной промышленности), применяющих энергоемкие технологии, радиоактивные и токсичные вещества, любая нештатная ситуация может привести к аварии или катастрофе. Поражающие факторы, возникающие при этом, создают экстремальные условия для выживания не только производственного персонала, но и личного состава аварийно-спасательных формирований, ликвидирующих последствия аварий. Уменьшить степень участия человека при проведении работ в опасных условиях можно, используя дистанционно управляемое оборудование. Таким оборудованием — робототехническими средствами (мобильными роботами) — оснащаются спасательные подразделения при ликвидации радиационных и химических аварий, проведении работ со взрывоопасными предметами, тушении пожаров и работе в зонах высоких температур. Широкий спектр функциональных возможностей, постоянная готовность к внезапному применению делают мобильные роботы незаменимыми для служб экстренного реагирования. Конструктивные особенности робототехнических систем (РТС), степень сложности системы управления, массогабаритные характеристики и состав специального оборудования определяются: • условиями эксплуатации, видом чрезвычайных ситуаций и их поражающими факторами; • функциональным назначением системы, типом и объемом решаемых задач, а также спецификой технологических операций, выполняемых при ликвидации чрезвычайных ситуаций; • общими тактико-техническими требованиями к РТС; 3
• современным состоянием и уже имеющимся опытом работы в области создания и применения РТС. В гл. 1 настоящего пособия дана краткая характеристика условий применения РТС; в гл. 2 — 4 сформулированы общие требования к РТС, определен типовой ряд РТС, предназначенных для применения в условиях чрезвычайных ситуаций, и уточнен круг задач, решение которых с помощью РТС наиболее целесообразно. Кроме того, дано описание мобильных роботов, разработанных в Специальном конструкторско-технологическом бюро прикладной робототехники МГТУ им. Н.Э. Баумана (СКТБ ПР) и соответствующих данному типовому ряду; гл. 5 посвящена основным направлениям совершенствования мобильных роботов.
1. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ Чрезвычайная ситуация — это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности населения [1]. Обстановка определяется совокупным воздействием различных поражающих факторов, к которым относятся: • ударная волна (воздушная, подземная, подводная); • световое излучение; • химическое загрязнение окружающей среды и местности; • биологическое заражение местности; • радиоактивное загрязнение местности; • электромагнитные импульсы в случаях ядерных взрывов в ионосфере; • сейсмические волны в результате землетрясений. По механизму своего воздействия поражающие факторы могут быть первичными, вторичными, комбинированными. Так, в результате ударной волны (первичный поражающий фактор) может быть разрушен химически опасный объект и произойдет химическое загрязнение окружающей среды, которое будет являться вторичным поражающим фактором. Поражения от одновременного воздействия нескольких факторов (например, ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и электромагнитный импульс при ядерном взрыве) носят комбинированный характер [2]. 5
Похожие