Щодо ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій за допомогою робототехнічних комплексів

Собина Віталій Олександрович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/ 0000-0001-6908-8037

Тарадуда Дмитро Віталійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-9167-0058

Соколов Дмитро Львович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-7772-6577

Демент Максим Олександрович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0003-4975-384X

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2021-33-15

Ключові слова: надзвичайна ситуація, потенційно небезпечний об’єкт, радіаційно- хімічно- чи вибухонебезпечна речовина, робототехнічний комплекс, система управління

Анотація

Розроблено алгоритм управління робототехнічним комплексом під час ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій, що виникають на об’єктах, на яких експлуатуються чи транспортують небезпечні хімічні, радіоактивні чи вибухонебезпечні речовини. Запропонований алгоритм дозволяє синтезувати реакцію на вхідні команди і характеристики замкнутого контуру цілком незалежно. У роботі пропонується новий силовий контролер, який має дві явні переваги: по-перше, він має робастну структуру сервосистеми, тобто коли ведеться управління зусиллям реакції від середовища, то водночас контролюється стійкість і збереження досить високої швидкодії; по-друге, управління зусиллям ведеться через положення, тобто запропонований силовий контролер включає систему управління траєкторією. Вирішення поставленої мети відбувалося шляхом застосування моделі імпедансу та зворотної кінематики в системі управління рухом. З метою подальшої верифікації алгоритму управління робототехнічним комплексом при ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій в роботі сформульовано якісні та кількісні значення основних тактико-технічних характеристик робототехнічного комплекса, такі як: дальність радіо- і телеуправління, частота радіо- і телеканалу, максимальна потужністю радіоактивного випромінювання в зоні роботи комплекса, максимальна концентрація основних небезпечних хімічних речовин в зоні роботи комплекса, максимальна потужність теплового потоку в зоні роботи комплекса та час його роботи в таких умовах, а також максимальна швидкість пересування комплекса. На основі вивчення вітчизняного і зарубіжного досвіду застосування мобільних роботів в роботі розроблено загальну структурну схему робототехнічного комплексу для ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій. Також розроблено траєкторію руху робототехнічного комплексу при проведенні попередньої розвідки в зоні умовної надзвичайної ситуації. При проектуванні траєкторії руху було застосовано наступні алгоритми з характерними для них умовами та обмеженнями: алгоритм на основі уявлень про траєкторію руху у вигляді орієнтованого ациклічного графа; алгоритм знаходження K найкоротших шляхів між двома заданими вершинами в орієнтованому ациклічному графі; алгоритм призначення ваг вершинам зазначеного графа з урахуванням габаритних розмірів і вимог до мінімізації енергоспоживання. Подальші дослідження планується присвятити розробці натурного зразка робототехнічного комплекса для ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій, що виникають на об’єктах, на яких експлуатуються чи транспортують небезпечні хімічні, радіоактивні чи вибухонебезпечні речовини.

Посилання

1. Popov, O., Iatsyshyn, A., Kovach, V., Artemchuk, V., Taraduda, D. (2019). Physical Features of Pollutants Spread in the Air During the Emergency at NPPs. Nuclear and Radiation Safety, 4(84), 81–91. https://doi.org/10.32918/nrs.2019.4(84).11
2. Offerman, W. E. (2016). How firefighters can train for hazmat transport incidents. Retrieved from https://www.firerescue1.com/community-awareness/articles/how-firefighters-can-train-for-hazmat-transport-incidents-Eet0xEQwXiXiKsVV/
3. Buts, Y. V., Kraynyuk, E. V., Kozodoy, D. S., Barbashin, V. V. (2018). Evaluation of emergency events at the transportation of dangerous goods in the context of the technogenic load in regions. Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 3(75), 27–35. https://doi.org/10.15802/stp2018/134347
4. Popov, O., Taraduda, D., Sobyna, V., Sokolov, D., Dement, M., Pomaza-Ponomarenko, A. (2020). Emergencies at Potentially Dangerous Objects Causing At-mosphere Pollution: Peculiarities of Chemically Hazardous Substances Migration. Systems, Decision and Control in Energy I. Studies in Systems, Decision and Control, 298, 151–163. https://doi.org/10.1007/978-3-030-48583-2_10
5. Motienko, A. I. (2016). Planning tactical motion trajectories of automated ro-botic means during disaster relief. Scientific Statements: Series Economics. Informatics, 2(223), 37, 139–143.
6. Newman, W. S. (2017). Mobile-Robot Motion Control. A Systematic Approach to Learning Robot Programming with ROS. https://doi.org/10.1201/9781315152691-13
7. Zhukabayeva, T., Oralbekova, Z., Zhartybayeva, M., Zhumadillayeva, A., Adamova, A. (2015). Prospects of Development of Technologies in the Field of Robotics and the Stages of Design of Mobile Robotic Complex. 5th International Conference on IT Convergence and Security (ICITCS), Malaysia 24-27 Aug. https://doi.org/10.1109/ICITCS.2015.7293010
8. De Cubber, G., Doroftei, D., Serrano, D., Chintamani, K., Sabino, R. (2013). Stephane Ourevitch Search and rescue robots developed by the european icarus project. International Symposium on Safety, Security, and Rescue Robotics (SSRR), Sweden 21-26 Oct. https://doi.org/10.1109/SSRR.2013.6719323
9. Rubcov, I. V., Boshlyakov, A. A., Lapshov, V. S., Mashkov, K. YU., Noskov, V. P. (2015). Problemy i perspektivy razvitiya mobil'noj robototekhniki voennogo naznacheniya. Retrieved from https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-i-perspektivy-razvitiya-mobilnoy-robototehniki-voennogo-naznacheniya/viewer
10. Ovchinnikov, V., Mingaleev, S., Zhestkova, S. (2018). Prospects of Robotic Complexes Development for Solving Problems of Unified Emergency Prevention and Response State System. Civil Security Technology, 15, 3(57), 4–8.