Современная робототехника для работы в условиях радиации: факторы развития

779 views
610 views

Published on

Современная робототехника для работы в условиях радиации: факторы развития

Заместитель главного конструктора, к.т.н.
А.А. Градовцев

Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики

Доклад был представлен на стратегической сессии кластера радиационных технологий Санкт-Петербурга и Ленинградской области (12-13 августа 2013)

Published in: Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
779
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
5
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Современная робототехника для работы в условиях радиации: факторы развития

  1. 1. Россия, 194064, г. Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., 21 тел.: (812) 552-0110 (812) 552-1325 факс: (812) 556-3692 http://www.rtc.ru e-mail: rtc@rtc.ru Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й Н А У Ч Н Ы Й Ц Е Н Т Р Р О С С И И ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ РОБОТОТЕХНИКИ И ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й Н А У Ч Н Ы Й Ц Е Н Т Р Р О С С И И ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ РОБОТОТЕХНИКИ И ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ Заместитель главного конструктора, к.т.н. А.А. Градовцев Современная робототехника для работы в условиях радиации: факторы развития
  2. 2.  Области применения  Научно-технические заделы  Материалы и комплектующие для разработки Робототехника для работы в условиях радиации Факторы развития
  3. 3. Рыночный сегмент Классификация РТС Промышленные РТС Сервисные РТС РТС для экстремальных условий Технологические Вспомогательные Медицинские и реабилитационные Логистические Бытовые Инспекционные и охранные Очистные и уборочные Военного назначения Для атомной промышленности Подводные Космические Ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций Специального назначения Индустрия развлечений
  4. 4. очистка разведка Чернобыльская авария 1986 г.
  5. 5. Использование РТК-03 "Разведчик" в спецоперации МЧС России Международные учения BARENZ RESQUE Мобильный робототехнический комплекс РТК-03 "Разведчик" Грозный, Чеченская республика, Июль 2000 г. Швеция, 2001 г.
  6. 6.  Радиационная и химическая разведка  Поиск локальных источников гамма-излучения на труднодоступных участках местности, в промышленных и жилых помещениях Назначение Дистанционно управляемое робототехническое средство радиационной и химической разведки ДР РХР Принят на снабжение МО РФ. ГО.1.25.10
  7. 7. Технические характеристики Назначение Особенности Поиск и эвакуация локальных источников гамма-излучения в «горячих камерах» и промышленных помещениях * в зависимости от модификации МРК Мобильный робототехнический комплекс РТК-07 легкий мобильный робот гусеничное шасси четырехстепенной манипулятор управление по кабелю доставка фургоном на базе легкового а/м транспортировка силами 1-2 чел. Вес мобильного робота, кг 35 (20)* Габаритные размеры мобильного робота, мм 800 x 500 x 500 Максимальная скорость движения, м/с 0,2 (0,4)* Длина кабеля управления, м 50 Число степеней подвижности манипулятора 4 Радиус зоны обслуживания манипулятора, м 1,2 Максимальная грузоподъемность манипулятора, кг 5,0
  8. 8.  Радиационная и химическая разведка  Поиск локальных источников гамма-излучения на труднодоступных участках местности, в промышленных и жилых помещениях Робототехнический комплекс легкого класса для ведения радиационной разведки и проведения технологических операций в условиях радиационного воздействия для МЧС Назначение  робототехническое средство радиационной разведки (РТС-РР)  робототехническое средство проведения технологических операций (РТС-ТО)  средство доставки и управления на базе автомобиля Mersedes – Benz VARIO 815D. Состав
  9. 9. Робототехническое средство радиационной разведки (РТС-РР) в составе комплекса МЧС Мобильный робот РТС-РР оснащён манипулятором и приборами радиационной разведки и предназначен для замены людей при работе в зонах повышенной опасности и выполнения следующих задач:  визуальной разведки местности, промышленных и жилых помещений, объектов транспорта при любой освещенности;  дистанционного исследования радиологической обстановки;  поиска источников ионизирующего излучения;  перемещения и укладки в контейнер опасных предметов. Назначение Технические характеристики  Габаритные размеры, мм 1410х650х1200  Масса, кг 270  Максимальная скорость движения, м/с 0,5  Грузоподъемность манипулятора, кг 10  Дальность управления:  по радиоканалу, м 500  по кабельной линии, м 100  Время автономной работы, ч 2 Средства радиационной разведки  Энергетический диапазон гамма-излучения, МэВ 0,08 ... 2,6  Рабочий диапазон по мощности дозы гамма-излучения:  при поиске источника, Р/ч 3*10-5 … 103  при наведении захватного устройства на источник, Р/ч 2*10-3 … 104  Основная погрешность измерения мощности дозы, % ±30  Угол зрения системы гамма-поиска, град. 0 ... 360
  10. 10. Назначение РТС-ТО лёгкого класса, оснащённое манипулятором, предназначено для замены людей при работе в зонах повышенной опасности и для:  визуальной разведки местности, промышленных и жилых помещений, объектов транспорта при любой освещенности;  проведения специальных высокоточных технологичных операций;  перемещения и укладки в контейнер опасных предметов. Робототехническое средство проведения технологических операций (РТС-ТО) в составе комплекса МЧС Технические характеристики  Габаритные размеры, мм 650х430х400  Масса, кг 30  Максимальная скорость движения, м/с 0,5  Режимы управления манипулятором командный, ручной, автоматический  Грузоподъемность манипулятора, кг: 5  Число степеней свободы манипулятора 4  Дальность управления, м:  по радиоканалу 500  по кабельной линии 100  Частота передачи, МГц:  радиоканала передачи данных 410 … 478  канала передачи видеоизображения 1080 … 1240
  11. 11.  Поиск, обнаружение и определение параметров источников гамма-излучения в условиях промышленной инфраструктуры  Габаритные размеры, мм 1500х800х1200  Масса, кг 240  Максимальная скорость перемещения, м/с 1  Дальность управления:  по радиоканалу, м 500  по кабелю, м 100  Время автономной работы, ч 2 Гамма-спектрометр  Энергетический диапазон регистрируемого гамма-излучения, МэВ 0,05... 3,0  Число каналов энергетического преобразования 1024  Диапазон измерения мощности дозы, Р/ч 10-3 ... 1  Угол коллимации (обзора), град. 30 Гамма-локатор  Рабочий энергетический диапазон гамма-излучения, МэВ 0,08... 2,6  Рабочий диапазон по мощности дозы гамма-излучения, Р/ч 3*10-5 … 103  Основная погрешность измерения мощности дозы не более, % ±30  Основная погрешность измерения направления на источник не более, град. ±5  Угол зрения системы гамма-поиска, град . 0 ... 360 Робототехнический комплекс радиационной разведки с системой гамма-видения РТК-ГВР Назначение Технические характеристики ГАММА-ЛОКАТОР ГАММА-ВИЗОР ГАММА- СПЕКТРОМЕТР БОРТОВЫЕ ПРИБОРЫ
  12. 12. Портативная комбинированная система совмещения видео- и гамма-изображений источников излучения «Телегаммавизор»  Составление двумерных карт распределения интенсивности гамма-излучения исследуемого объекта  Совмещение видео- и гамма-изображений источников излучения и отображение в режиме реального времени  Измерение мощности дозы гамма-излучения  Передача информации на карманный персональный компьютер по беспроводному каналу связи Назначение системы Примеры визуального изображения гамма-источников, совмещенного с видеоизображением исследуемого объекта
  13. 13. Расфасовка проб производится с использованием одноразовых сменных наконечников, что исключает загрязнение проб посторонними веществами и продуктами предыдущих фасовок. Исполнительная часть устройства расфасовки выполнена герметичной, стойкой к воздействию кислотных и щелочных сред. Для автоматизации операций дозированной фасовки в защитных камерах и боксах аналитической лаборатории Предприятия фармакологической промышленности Предприятия атомной промышленности Высокоточная расфасовка жидких продуктов без непосредственного участия человека Робот-дозатор
  14. 14. Технические характеристики Назначение Автоматизация операций перемещения различных видов технологической тары (поддоны, кассеты, посуда и т.п.), используемой при проведении работ в «горячих камерах» и боксах. Выполнения работ под управлением оператора по устранению последствий нештатных ситуаций, вызванных нарушением технологического процесса в результате сбоя автоматизированного оборудования «горячих камер» и боксов. Выполнения регламентных работ под управлением оператора по очистке «горячих камер» и боксов. Число степеней подвижности 6(7) Масса, кг 74 Грузоподъемность, кг 5 Радиус рабочей зоны, м 1 Габаритные размеры, мм 200х2055 Напряжение питания, В 27 Режимы управления: автоматический , ручной Технологический манипулятор для работы в условиях «горячих камер»
  15. 15. Космическая робототехника Грузовые манипуляторыТранспортно-манипуляционная система Напланетные робототехнические средства Специализированные робототехнические системы Манипулятор- перестыковщик Манипулятор в составе АКА-Р Скафандр- экзоскелет
  16. 16. Экспериментальная отработка модулей: КЭ «Захват-Э» Цель — создание унифицированных мехатронных модулей для РТС КН и отработка их функционирования в составе специализированной манипуляционной системы на наружной поверхности РС МКС. Задачи:  отработка функционирования мехатронных модулей: шарниров с силомоментным очувствлением, захватных устройств с силомоментным очувствлением, блоков управления и связи;  отработка захвата такелажных элементов РС МКС при помощи адаптивного захватного устройства;  отработка интерфейса «человек-машина» при выполнении типовых операций по захвату объектов. Цель и задачи КЭ
  17. 17. Радиационно стойкая компонентная база • Работа в условиях радиации требует применения специальной элементной базы, разработанной с учетом стойкости к накопленной дозе и, при необходимости, к ТЗЧ. Требуемые характеристики ЭРИ:  стойкость к дозовым эффектам  стойкость к тиристорному эффекту • Применение импортных радиационно-стойких ЭРИ часто связано со значительными трудностями административного и финансового характера. • Развивается отечественная радиационно-стойкая электроника.
  18. 18. Импортная радиационно стойкая компонентная база Характеристики и вопросы применения Импортная радиационно-стойкая элементная база (в основном - производства США) обладает высокой стойкостью ко всем видам ИИ КП (стандартQML Class V и аналоги). Однако применение импортных ЭРИ влечет следующие сложности: • Необходимость получения сертификата на партию (сроки, стоимость) • Ограничения Гос. департамента (сроки, научный характер проекта) • Требования Заказчика использовать ЭРИ из МОП 44 001.01-21 (особенно актуально для проектов двойного назначения) • Высокая цена. Например, срок поставки радиационно-стойкой программируемой логики Actel RTAX2000 составляет 9 месяцев, цена за одну микросхему 1.500.000 рублей. Для РТСТЭМ из 15 шарниров один тип микросхемы обойдется в 22,5 млн руб.
  19. 19. Перспективная отечественная радиационно стойкая компонентная база Предприятия-производители, характеристики и показатели стойкости к СВВФ Предприятие Наименование ИМС, ОКР Технология Стойкость по дозовым эффектам Сечение насыщения Срок окончания ОКР Описание ООО “ДЦ “Союз” 5400БК1Т,2У КНИ 0,24 мкм 100кРад ? 2014 Аналого- цифровой БМК НИИ СИ РАН 1907ВМ1Т КНИ 0,24 мкм 200кРад >80 МэВ×см2/мг 2014 32-разрядный процессор, 100 МГц НИИ СИ РАН 5890Ве1, ВГ1 КНИ 0,5 мкм 200кРад нет 2009 32-разрядный процессор, 33 МГц и контроллер интерфесный ЗАО “ПКК “Миландр” - КНИ 0,18 мкм ? ? 2014 32-разрядный двухядерный процессор, 80 МГц ОАО «НИИЭТ» Обработка-14 КНИ ? ? 2014 DSP для электропривода ОАО «НИИЭТ» Обработка-12 КНИ ? ? 2015 SPARCV8 процессор НИИ СИ РАН 1900ВМ2Т КНИ 0,35 мкм 200кРад >80 МэВ×см2/мг 2011 32-разрядный процессор, 66 МГц
  20. 20. Базовые матричные кристаллы (БМК) 5400БК1Т, 5400БК2У Радиационно стойкие аналого-цифровые БМК имеющие в своем составе цифровую логику и аналоговые элементы. Производство: «НИИМЭ и Микрон» Характеристики БМК: • Технология КНИ 0,24мкм • Матрица цифровых элементов — 110 000 вентилей • Согласованные аналоговые ячейки — более 25 000 пар. • Встроенные функциональные блоки — более 100 шт.: • компараторы (56 шт.) • ЦАП 12 бит (2 шт.) • РПП 12 бит(2 шт.), возможно построение SAR АЦП • ИОН (1 шт.) • ОУ (56 шт.). Стоимость подготовки производства 3.5 млн руб Стоимость партии из 500 кристаллов – 300 тыс. руб (600 руб. за кристалл)
  21. 21. Россия, 194064, г. Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., 21 тел.: (812) 552-0110 (812) 552-1325 факс: (812) 556-3692 http://www.rtc.ru e-mail: rtc@rtc.ru Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й Н А У Ч Н Ы Й Ц Е Н Т Р Р О С С И И ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ РОБОТОТЕХНИКИ И ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й Н А У Ч Н Ы Й Ц Е Н Т Р Р О С С И И ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ РОБОТОТЕХНИКИ И ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ Спасибо за внимание!

×