Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Современная робототехника для работы в условиях радиации: факторы развития

1,041 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
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

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!

×