Изобретение относится к устройствам автоматической и автоматизированной диагностики объектов, например, газо- и нефтепроводов.

Известны и широко применяются различные устройства диагностики трубопроводного транспорта нефти, газа, химических смесей и др. Обзор самоходных систем видео диагностики трубопроводов представлен, например, на сайте https://vistaros.ru/stati/teleinspektsiya-truboprovodov/robotizirovannaya-teleinspektsiya.html (июль, 2018). Существенным признаком этих устройств является то, что дистанционно управляется робототехническая система, содержащая материнскую платформу, контроллер управления приводом движения колеса и видеокамеру [1, 2]. Управление роботом осуществляется с пульта управления, который может принимать изображение и передавать управляющие команды. Известные диагностические роботы, как правило, связаны с пультом управления кабельной связью.

В качестве прототипа рассмотрим устройство в виде наземного дрона для проверки трубопроводов, выполненное в виде транспортной тележки с блоком управления, видеокамерой и блоком подсветки на светодиодах [3].

Недостатки устройства заключаются в невозможности перемещения по трубопроводу (трубе), точного и быстрого определения места устройства, отсутствует функция разметки опасной территории, повреждений трубы и устранения повреждений трубы, радиационного анализа территорий, невозможности определения взрывчатых веществ, измерения толщины трубы, контактного определения механических препятствий и преодоления препятствий в пространстве, шифрования передаваемой информации.

Технической задачей является создание диагностического устройства (робота) с улучшенными функциональными возможностями за счет повышения быстродействия при определении координат, оперативности и маневренности, точности устранения повреждений, реализации автоматического и автоматизированного режимов работы, возможности оценки толщины трубы, определения и преодоления препятствий, способности распознавать звуковую и визуальную информацию (изображения), возможности оценки мест размещения взрывчатых веществ и длительного функционирования без подзарядки аккумуляторов.

Задача решается тем, что заявленное устройство имеет в своем составе движимую материнскую платформу с ведущими колесами и приводами ведущих колес, видеокамеру, детектор газа, блок подсветки, пульт управления роботом и источники электропитания.

Новыми являются следующие признаки: упомянутая материнская платформа 2 оборудована аэродинамической платформой АП 1, включающей поддерживающее колесо ПК 8 с приводом поддерживающего колеса, аэропривод горизонтальной стабилизации левый АГСЛ 6 с пропеллером 45, аэропривод горизонтальной стабилизации правый АГСП 9 с пропеллером 45 и контроллер управления приводами стабилизации и поддерживающего колеса КУПС 5. Трубопроводный диагностический робот (ТДР) по изобретению содержит навесное оборудование, необходимое для получения и обработки информации, и оборудование для управления и выполнения поставленных задач в составе: микроконтроллер управления МУ 10; нейро-распознаватель HP 11; автопилот 16; определитель координат GPS/ГЛОНАСС ОК 37; блок стабилизации БС 19; гироскоп 17; акселерометр 18; блок управления навесным оборудованием БУНО 20; локатор 21; анализатор звука АЗ 26; тепловизор 28; прибор ночного видения ПНВ 27; цветная 3D видеокамера ЦВ 25; тактильный датчик ТД 7; измеритель толщины трубы ИТТ 38; высотомер 23; магнитометр 24; прибор радиационной и химической разведки ПРХР 22; блок распознавания химических утечек БРХУ 12; сигнализатор химических утечек СХУ 13; блок разметки повреждений БРП 14; блок устранения утечек БУУ 15; первый приемопередатчик ППП 29; второй приемо-передатчик ВПП 30; блок шифрования БШ 35; компьютеризированное рабочее место инженера КРМИ 31; компьютеризированное рабочее место пилота КРМП 32; цифровой блок телеметрии ЦБТ 33; антенный блок с автотрекером АБА 34. Стационарная часть устройства и мобильная его часть оборудованы универсальным стационарным блоком питания УСБП 39 и универсальным мобильным блоком питания УМБП 40, оба они могут иметь систему подзарядки; Микроконтроллер управления МУ 10 совместно с нейро-распознавателем HP 11 является интеллектуальной основой всего устройства. МУ 10 отдельными двунаправленными линиями связи подключен к контроллеру управления приводом движения КУПД 4, к контроллеру управления приводами стабилизации и поддерживающего колеса КУПС 5, к блоку управления навесным оборудованием БУНО 20, к определителю координат GPS/ГЛОНАСС ОК 37, к автопилоту 16, к нейро-распознавателю HP 11, к блоку распознавания химических утечек БРХУ 12, к первому приемо-передатчику ППП 29 и к блоку стабилизации БС 19. Упомянутый блок стабилизации БС 19, в свою очередь, подключен двунаправленными линиями связи к гироскопу 17 и акселерометру 18. Упомянутый блок управления навесным оборудованием БУНО 20, в свою очередь, подключен двунаправленными линиями связи к прибору радиационной и химической разведки ПРХР 22, высотомеру 23, магнитометру 24, измерителю толщины трубы ИТТ 38, тактильному датчику ТД 7, цветной 3D видеокамере ЦВ 25, прибору ночного видения ПНВ 27, тепловизору 28, анализатору звука АЗ 26 и локатору 21. Упомянутый блок распознавания химических утечек БРХУ 12, в свою очередь, соединен двунаправленными линиями связи с сигнализатором химических утечек СХУ 13, блоком разметки повреждений БРП 14 и блоком устранения утечек БУУ 15. Упомянутый контроллер управления приводами стабилизации и поддерживающего колеса КУПС 5, в свою очередь, подключен к приводу поддерживающего колеса ПК 8, аэроприводу горизонтальной стабилизации левому АГСЛ 6 и аэроприводу горизонтальной стабилизации правому АГСП 9. Привод движения КУПД 4, в свою очередь, подключен к приводу ведущего колеса 3, а упомянутые мобильные элементы 1-29, 37-38 подключены к универсальному мобильному блоку питания УМБП 40, при этом первый приемопередатчик ППП 29 подключен двунаправленной линией связи ко второму (стационарному) приемопередатчику ВПП 30, который, в свою очередь, соединен двунаправленной линией связи с блоком шифрования БШ 35. Компьютеризированное рабочее место инженера КРМИ 31 подключено двунаправленными линиями связи к универсальному пульту управления роботом УПУР 36, цифровому блоку телеметрии ЦБТ 33, антенному блоку с автотрекером АБА 34, блоку шифрования БШ 35, и через универсальный пульт управления роботом УПУР 36 связано с компьютеризированным рабочим местом пилота КРМП 32. Упомянутое компьютеризированное рабочее место пилота КРМП 32, в свою очередь, подключено двунаправленными линиями связи к антенному блоку с автотрекером АБА 34, цифровому блоку телеметрии ЦБТ 33, блоку шифрования БШ 35 и универсальному пульту управления роботом УПУР 36. Упомянутый универсальный пульт управления роботом УПУР 36, в свою очередь, подключен двунаправленными линиями связи к антенному блоку с автотрекером АБА 34 и цифровому блоку телеметрии ЦБТ 33, а упомянутые элементы 30-36 подключены к универсальному стационарному блоку питания 39.

При конкретной реализации устройства прибор ночного видения может быть выполнен в виде телевизионной камеры, содержащей инфракрасный прожектор и функционирующей в инфракрасном оптическом диапазоне.

Кроме того, тепловизор может быть выполнен в виде телевизионной камеры, воспринимающей и отображающей тепловой портрет объекта контроля.

Кроме того, цветная 3D видеокамера может быть выполнена в виде двух приемников оптического диапазона, которые могут восстанавливать трехмерное цветное изображение объекта контроля.

Кроме того, локатор может состоять из сканирующего лучевого излучателя, приемника, отображателя полученной информации и интерфейса связи с потребителем информации.

Кроме того, блок распознавания химических утечек может быть выполнен в виде детектора (распознавателя) химических веществ и газа.

Кроме того, сигнализатор химических утечек может быть выполнен в виде звукового и электронного сигнализатора на экране дисплея.

Кроме того, блок разметки повреждений может быть выполнен в виде пульверизатора с красителем и механизма нажатия кнопки пульверизатора.

Кроме того, блок устранения утечек может быть выполнен в виде пульверизатора с химическим наполнителем и механизма нажатия кнопки пульверизатора.

Кроме того, блок управления навесным оборудованием содержит синхронизатор включения последовательности работы приборов и блок управления положением приборов съема информации и передачи ее потребителю.

Кроме того, аэроприводы горизонтальной стабилизации левый и правый могут быть выполнены в виде двигателя, редуктора, пропеллера и средства крепления к аэродинамической платформе.

Кроме того, контроллеры управления приводами стабилизации и поддерживающего колеса и контроллер управления приводом движения могут быть выполнены в виде процессора, блока памяти и интерфейса.

Кроме того, микроконтроллер управления может быть выполнен в составе процессора, блока памяти и интерфейса.

Кроме того, первый и второй приемо-передатчики могут быть выполнены в составе преобразователя, шифратора, дешифратора и усилителя.

Кроме того, универсальный пульт управления роботом может содержать процессор, блок памяти, интерфейс и блок ручного управления трубопроводным диагностическим роботом с помощью клавиатуры и джойстика.

Кроме того, компьютеризированное рабочее место пилота может быть выполнено в составе процессора, блока памяти, интерфейса, дисплея и блока ручного управления трубопроводным диагностическим роботом с помощью клавиатуры и джойстика.

Кроме того, компьютеризированное рабочее место инженера может быть выполнено в составе процессора, блока памяти, интерфейса, дисплея, клавиатуры и блока отображения информации об окружающей среде.

Кроме того, нейро-распознаватель может быть выполнен в виде структурно-перестраиваемой архитектуры обобщенного гибридного нейро-нечеткого классификатора на основе интеграции нечеткой клеточной нейронной сети Кохонена и нечеткого многослойного персептрона.

Кроме того, универсальный стационарный блок питания может быть выполнен в виде электрического выпрямителя переменного тока, стабилизатора, аккумулятора, блока подзарядки, комплексного блока солнечной батареи и ветряного мини энергоблока.

Кроме того, универсальный мобильный блок питания может быть выполнен в виде блока подзарядки, аккумулятора, комплексного блока солнечной батареи и ветряного мини энергоблока.

Кроме того, прибор химической разведки может быть выполнен в виде анализатора химического состава атмосферы прилежащей территории.

Кроме того, измеритель толщины трубы может быть выполнен в виде ультразвукового измерителя толщины материала.

Кроме того, тактильный датчик может быть выполнен в виде контактного механического идентификатора.

Кроме того, материнская платформа выполнена составной, передняя и задняя части соединены посредством центральной оси, что обеспечивает поворот передней части платформы относительно задней части на горизонтальных поворотах трубы и адаптацию платформы к горизонтальным поворотам.

Формула изобретения

1. Трубопроводный диагностический робот, имеющий в своем составе движимую материнскую платформу с ведущими колесами и приводами ведущих колес, видеокамеру, детектор газа, блок подсветки, пульт управления роботом и источники электропитания,

отличающийся тем, что упомянутая материнская платформа 2 оборудована аэродинамической платформой АП 1, включающей поддерживающее колесо ПК 8 с приводом поддерживающего колеса, аэропривод горизонтальной стабилизации левый АГСЛ 6 с пропеллером 45, аэропривод горизонтальной стабилизации правый АГСП 9 с пропеллером 45, контроллер управления приводом движения 4 и контроллер управления приводами стабилизации и поддерживающего колеса КУПС 5,

а также содержит навесное оборудование получения, обработки информации и управления в составе: микроконтроллер управления МУ 10; нейрораспознаватель HP 11; автопилот 16; определитель координат GPS/ГЛОНАСС ОК 37; блок стабилизации БС 19; гироскоп 17; акселерометр 18; блок управления навесным оборудованием БУНО 20; локатор 21; анализатор звука АЗ 26; тепловизор 28; прибор ночного видения ПНВ 27; цветная 3D видеокамера ЦВ 25; тактильный датчик ТД 7; измеритель толщины трубы ИТД 38; высотомер 23; магнитометр 24; прибор радиационной и химической разведки ПРХР 22; блок распознавания химических утечек БРХУ 12; сигнализатор химических утечек СХУ 13; блок разметки повреждений БРП 14; блок устранения утечек БУУ 15; первый приемопередатчик ППП 29; второй приемопередатчик ВПП 30; блок шифрования БШ 35; компьютеризированное рабочее место инженера КРМИ 31; компьютеризированное рабочее место пилота КРМП 32; цифровой блок телеметрии ЦБТ 33; антенный блок с автотрекером АБА 34 и оборудована универсальным стационарным блоком питания УСБП 39 и универсальным мобильным блоком питания УМБП 40; при этом микроконтроллер управления МУ 10 подключен отдельными двунаправленными линиями связи к контроллеру управления приводом движения КУПД 4, контроллеру управления приводами стабилизации и поддерживающего колеса КУПС 5, блоку управления навесным оборудованием БУНО 20, определителю координат GPS/ГЛОНАСС ОК 37, автопилоту 16, нейрораспознавателю HP 11, блоку распознавания химических утечек БРХУ 12, к первому приемопередатчику ППП 29 и к блоку стабилизации БС 19; упомянутый блок стабилизации БС 19, в свою очередь, подключен двунаправленными линиями связи к гироскопу 17 и акселерометру 18; упомянутый блок управления навесным оборудованием БУНО 20, в свою очередь, подключен двунаправленными линиями связи к прибору радиационной и химической разведки ПРХР 22, высотомеру 23, магнитометру 24, измерителю толщины трубы ИТТ 38, тактильному датчику ТД 7, цветной 3D видеокамере ЦВ 25, прибору ночного видения ПНВ 27, тепловизору 28, анализатору звука АЗ 26 и локатору 21; упомянутый блок распознавания химических утечек БРХУ 12, в свою очередь, соединен двунаправленными линиями связи с сигнализатором химических утечек СХУ 13, блоком разметки повреждений БРП 14 и блоком устранения утечек БУУ 15; упомянутый контроллер управления приводами стабилизации и поддерживающего колеса КУПС 5, в свою очередь, подключен к приводу поддерживающего колеса ПК 8, аэроприводу горизонтальной стабилизации левому АГСЛ 6 и аэроприводу горизонтальной стабилизации правому АГСП 9; упомянутый контроллер КУПД 4, в свою очередь, подключен к приводу ведущего колеса 3, а упомянутые мобильные элементы 1-29, 37, 38 подключены к универсальному мобильному блоку питания УМБП 40, при этом первый приемопередатчик ППП 29 подключен двунаправленной линией связи ко второму приемопередатчику ВПП 30, который, в свою очередь, соединен двунаправленной линией связи с блоком шифрования БШ 35; компьютеризированное рабочее место инженера КРМИ 31 подключено двунаправленными линиями связи к универсальному пульту управления роботом УПУР 36, цифровому блоку телеметрии ЦБТ 33, антенному блоку с автотрекером АБА 34, блоку шифрования БШ 35 и через универсальный пульт управления роботом УПУР 36 связано с компьютеризированным рабочим местом пилота КРМП 32; упомянутое компьютеризированное рабочее место пилота КРМП 32, в свою очередь, подключено двунаправленными линиями связи к антенному блоку с автотрекером АБА 34, цифровому блоку телеметрии ЦБТ 33, блоку шифрования БШ 35 и универсальному пульту управления роботом УПУР 36; упомянутый универсальный пульт управления роботом УПУР 36, в свою очередь, подключен двунаправленными линиями связи к антенному блоку с автотрекером АБА 34 и цифровому блоку телеметрии ЦБТ 33, а упомянутые элементы 30-36 подключены к универсальному стационарному блоку питания 39.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что прибор ночного видения выполнен в виде телевизионной камеры, содержащей инфракрасный прожектор и функционирующей в инфракрасном оптическом диапазоне.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что тепловизор выполнен в виде телевизионной камеры, воспринимающей и отображающей тепловой портрет объекта контроля.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цветная 3D видеокамера выполнена в виде двух приемников оптического диапазона, которые могут восстанавливать трехмерное цветное изображение объекта контроля.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что локатор состоит из сканирующего лучевого излучателя, приемника, отображателя полученной информации и интерфейса связи с потребителем информации.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок распознавания химических утечек выполнен в виде детектора химических веществ и газа.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сигнализатор химических утечек выполнен в виде звукового и электронного сигнализатора на экране универсального пульта управления.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок разметки повреждений выполнен в виде пульверизатора с красителем и механизма нажатия кнопки пульверизатора.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок устранения утечек выполнен в виде пульверизатора с химическим наполнителем и механизмом нажатия кнопки пульверизатора.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления навесным оборудованием содержит синхронизатор включения последовательности работы приборов и блок управления положением приборов съема информации и передачи ее потребителю.

11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что аэроприводы горизонтальной стабилизации левый и правый выполнены в виде двигателя, редуктора, пропеллера и блока крепления к аэродинамической платформе.

12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контроллер управления приводом движения и контроллер управления приводами стабилизации и поддерживающего колеса выполнены в виде процессора, блока памяти и интерфейса.

13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что микроконтроллер управления выполнен в виде процессора, блока памяти и интерфейса.

14. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый и второй приемопередатчики выполнены в виде преобразователя, шифратора, дешифратора и усилителя.

15. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что универсальный пульт управления содержит процессор, блок памяти, интерфейс и блок ручного управления трубопроводным диагностическим роботом с помощью клавиатуры и джойстика.

16. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что компьютеризированное рабочее место пилота выполнено в виде процессора, блока памяти, интерфейса, дисплея и блока ручного управления трубопроводным диагностическим роботом с помощью клавиатуры и джойстика.

17. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что компьютеризированное рабочее место инженера выполнено в виде процессора, блока памяти, интерфейса, дисплея, клавиатуры и блока отображения информации.

18. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нейрораспознаватель выполнен в виде структурно-перестраиваемой архитектуры обобщенного гибридного нейронечеткого классификатора на основе интеграции нечеткой клеточной нейронной сети Кохонена и нечеткого многослойного персептрона.

19. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что универсальный стационарный блок питания выполнен в виде электрического выпрямителя переменного тока, стабилизатора, аккумулятора и комплексного блока подзарядки на основе солнечной батареи и ветряного мини-энергоблока.

20. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что универсальный мобильный блок питания выполнен в виде аккумулятора и комплексного блока подзарядки на основе солнечной батареи и ветряного мини-энергоблока.

21. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что прибор радиационной и химической разведки выполнен на основе анализатора химического состава атмосферы.

22. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измеритель толщины трубы выполнен в виде ультразвукового измерителя толщины материала.

23. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что тактильный датчик выполнен в виде контактного механического идентификатора.

24. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что материнская платформа выполнена составной из двух частей, скрепленных осевым креплением, и при движении на поворотах трубы обеспечивает адаптацию за счет поворота передней части материнской платы в горизонтальной плоскости вокруг центральной оси относительно задней части материнской платы.