Взято из воздуха: авторобот обеспечит экоконтроль на предприятиях
Российские ученые создали малогабаритную модель машины, которая может в автоматическом режиме передвигаться по производственным помещениям предприятий и делать замеры различных параметров окружающей среды. Устройство само ориентируется в пространстве, объезжает стационарные и мобильные препятствия и строит оптимальный маршрут. Как утверждают разработчики, машина может полностью заменить сотрудника, который берет пробы вручную. По мнению экспертов, к преимуществам модели можно отнести возможность автоматических измерений, а к недостаткам — слишком малое время работы и требование ровной поверхности для передвижения.
Новая модель
Инженеры Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разработали передвижное устройство для мониторинга экологических показателей на промышленных предприятиях. Это малогабаритная модель автомобиля размером 40 х 25 см. Устройство делает замеры состояния среды с помощью установленных на нее датчиков температуры, влажности, запыленности, уровня шума и концентрации опасных газов. Машина предназначена для работы на производственных площадях размером до 300 кв. метров. Встроенные камеры позволяют автомобилю строить 2D-карту помещения, которая помогает ему ориентироваться и придерживаться построенного маршрута. Об этом «Известиям» сообщили в пресс-службе Минобрнауки. Разработку выполнили в рамках стратегического проекта «Человекоцентричные технологии и решения» программы «Приоритет-2030».
Согласно закону «Об охране окружающей среды» все предприятия должны проводить экологический мониторинг, чтобы обеспечить безопасность людей и природы.
— Решение позволяет получать более высокую детализацию данных по экологическому мониторингу производственных зон по сравнению с ручным мониторингом или фиксированными датчиками, установленными в определенных местах, — сказал руководитель проекта, директор Высшей инженерно-экономической школы Института промышленного менеджмента, экономики и торговли СПбПУ Дмитрий Родионов.
Сейчас, чтобы собрать данные о параметрах среды, сотрудник предприятия вынужден передвигаться по промышленному объекту с большим набором оборудования и производить замеры в определенных точках. Малогабаритная модель делает это автоматически с необходимой частотой. Маршрут устройства можно запрограммировать, чтобы датчики срабатывали в строго определенных точках, но машина может и автоматически проложить себе маршрут — она «обучена» вычислять оптимальный путь, чтобы полностью обследовать помещение.
В качестве основы движущейся части автомобиля инженеры взяли стандартное шасси радиоуправляемой модели, которое затем модернизировали под свои нужды. Выбранные габариты позволяют разместить на борту всё необходимое оборудование и в то же время дают автомобилю возможность маневрировать в замкнутых пространствах. В конструкции используются как готовые детали, так и сделанные инженерами самостоятельно. Например, корпус и элементы трансмиссии были напечатли на 3D-принтере.
— В режиме сканирования устройство может работать до трех часов, а в режиме ожидания — до десяти. В качестве элементов питания мы использовали обычные аккумуляторы, — сказал Дмитрий Родионов.
Одной из самых сложных задач для инженеров было научить робота самостоятельно ориентироваться на местности и строить маршрут. Для этого машина должна понимать свое местонахождение на карте и учитывать данные с датчиков, чтобы строить точный план помещения. При выборе направления движения модель принимает в расчет не только статические, но и динамические препятствия (люди, животные, перемещенные предметы), которые появляются на «внутренней» карте робота временно.
Модель автомобиля снабжена двумя типами датчиков. Первые необходимы для автономного передвижения: это инфракрасные датчики для измерения дистанции, камеры, датчики скорости на каждом колесе и другие. Второй тип — датчики для экологического и санитарно-эпидемиологического мониторинга, снимающие информацию об окружающей обстановке. Пока на роботе их шесть, но при необходимости их число можно увеличить.
График робота
С точки зрения окупаемости очевидна прямая выгода использования робота за счет экономии на датчиках, которые не нужно будет устанавливать на территории всего завода, считает директор по развития компании Promobot Олег Кивокурцев. А с точки зрения эффективности автономная машина не нуждается в перерывах и делает свою работу без ошибок, в отличие от сотрудника, заметил эксперт.
— Однако есть и минусы. Платформе необходим ровный пол, так как она имеет малые габариты и форму автомобиля. Встает проблема порогов и неровностей на полу. Если на предприятии нет ровного пола, то робот не будет работать из-за недостаточной мобильности. Также минус — это срок работы, трех часов для регулярного измерения мало. Однако все эти проблемы решаемы, и при желании команда сможет реализовать успешный проект, — сказал Олег Кивокурцев.
Особенность устройства в том, что оно измеряет концентрацию веществ практически на уровне пола, подчеркнул эксперт общественного совета при Минприроды, координатор программы экологизации промышленности Центра охраны дикой природы Игорь Шкрадюк.
— В некоторых случаях это преимущество, например, при оценке концентрации ртути, которая значительно тяжелее воздуха. Также таким образом можно проводить мониторинг на наличие взрывоопасных газов. Какие-то из них также тяжелее воздуха, другие легче, однако в помещении это особой роли не играет. Правда, многие другие вещества принято измерять там, где с ними может столкнуться человек, то есть на уровне головы,— сказал специалист.
Все существующие нормативы рассчитаны на ручные измерения, которые не везде возможно провести, а у компактного робота таких ограничений меньше, добавил специалист.
