МОБИЛЬНЫЙ РОБОТ

Устройство относится к робототехнике и предназначено для измерения отклонений пробуренной скважины. Область применения - горная отрасль.
При бурении скважин часто происходит отклонение оси скважины от заданного направления. Причиной искривления, отмечаемого при вращательном бурении, является неустойчивость оси бурового инструмента, представляющего длинный и гибкий стержень (а при роторном бурении к тому же вращающийся). Искривлению скважин способствует чередование горных пород различной твердости, залегающих с разными углами падения. Для контроля траектории направленных скважин используют специальные приборы, например, инклинометры (Пат. №2352775, МПК Е21В 47/02, опубл. 10.06.2008) измерение сводится к определению угла отклонения оси скважины от вертикали и к определению азимута проекции замеряемого отрезка ствола на горизонтальную плоскость.
Недостатком подобного устройства является то, что инклинометр спускают в бурильную колонну при помощи вспомогательной лебедки на тонком стальном канате ().
В случае если бурение производится горизонтально или вертикально снизу вверх, то современные способы измерения отклонения скважин, либо не могут быть применимы, либо имеют низкую точность и высокую трудоемкость измерений.
Прототипом заявляемой полезной модели является мобильный робот (Патент РФ 2364500 МПК 2006/01, опубл. 20.08.2009 г.), представляющий собой самоходное транспортное средство с электроприводом движителя, на котором смонтированы система дистанционной связи с постом дистанционного управления, бортовая телевизионная система, включающая видеоблок с видеокамерой, заключенной в защитный кожух с источниками подсветки.
Недостатки прототипа заключаются в том, что данный мобильный робот не может самопозиционироваться внутри пробуренных скважин, конструкцией данного мобильного робота не предусмотрена эксплуатация во взрывоопасных средах, управляется мобильный робот по радиоканалу, что делает невозможным применение мобильного робота в шахтах и тоннелях.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является снижение трудоемкости замеров траектории направленных скважин, повышение точности результатов, повышение оперативности проведения измерений.
Технический результат достигается следующим образом: мобильный робот, представляющий собой самоходное транспортное средство с электроприводом колесного движителя, на котором смонтированы система связи с пультом оператора, бортовая телевизионная система, включающая видеоблок с видеокамерой, заключенной в защитный кожух с источниками подсветки, согласно заявляемой полезной модели имеет трехопорное самодвижущееся самоцентрующееся шасси, внутри корпуса мобильного робота установлены датчики измерения угловых отклонений, на пульт оператора устанавливлено программное обеспечение для контроля за мобильным роботом.
Конструкция поясняется чертежом, на котором показан общий вид мобильного робота.
В конструкции предлагаемого мобильного робота, представляющего собой самоходное транспортное средство, используется электропривод колесного движителя, система связи с пультом оператора, бортовая телевизионная система, включающая видеоблок с видеокамерой, заключенной в защитный кожух с источниками подсветки.
Основой установки является корпус 1 и прозрачная передняя часть 2 корпуса 1. К корпусу 1 прикреплено трехопорное самодвижущееся самоцентрующееся шасси 3. Внутри корпуса 1 установлена видеокамера 4, которая подключена к установленному внутри корпуса 1 блоку 5 с радиоэлектронным оборудованием и датчиками измерения угловых отклонений. Каждая часть трехопорного самодвижущегося самоцентрующегося шасси 3 включает следующие основные элементы: механизм 6, обеспечивающий самоцентровку трехопорного самодвижущегося самоцентрующегося шасси 3, двух электродвигателей 7, зубчатой передачи 8, передающей вращение с электродвигателя на приводной вал 9, синхронизатора вращающего момента 10 электродвигателей 7, установленного на приводном валу 9, редуктора 11, передающего вращение с приводного вала 9 на колеса 12 мобильного робота. Все перечисленное оборудование установлено в герметичном корпусе 13. Также в корпусе 13 закреплен вал 14 с установленном на нем датчиком оборотов. На валу 14 закреплено измерительное колесо 15.
Устройство работает следующим образом.
Мобильный робот помещают внутрь скважины прозрачной передней частью 2 вперед по направлению вглубь скважины. При подаче управляющего сигнала с пульта оператора в блок 5 с помощью механизма 6 производится центровка положения мобильного робота внутри скважины. Далее с пульта дистанционного управления включают видеокамеру 4. Мобильный робот переходит в состояние готовности к проведению измерений и движению. При подаче управляющего сигнала с пульта оператора на движение вперед запускают электродвигатели 7 в каждой из частей трехопорного самодвижущегося самоцентрующегося шасси 3. Через зубчатые передачи 8 вращающий момент с электродвигателей 7 передается на приводной вал 9. С приводного вала 9 вращающий момент с помощью редукторов 11 передается на валы колес 12. Для обеспечения синхронного вращения колес и возможностью перераспределения мощности электродвигателей 7 между второй и третьими осями колес 12 на приводном валу 9 устанавливают синхронизатор вращающего момента 10. Для точного измерения пройденного расстояния применяется измерительное колесо 15, которое установлено на вал 14. На валу 14 установлен датчик оборотов, подсчитывающий количество оборотов измерительного колеса 15. Данные с датчика оборотов, установленного на валу 14, поступают в блок 5 с радиоэлектронной аппаратурой, где обрабатываются и передаются на пульт оператора для дальнейшей обработки. В процессе движения внутри скважины датчик измерения угловых отклонений, установленный в блоке 5, фиксирует угловой наклон и поворот корпуса мобильного робота. Данные с датчиков угловых отклонений обрабатываются в блоке 5 с электронной аппаратурой и передаются на пульт оператора для дальнейшей обработки. Данные, полученные на пульт оператора от электронного блока 5, такие как количество оборотов измерительного колеса 15, угловые вертикальные и горизонтальные отклонения, обрабатываются программным обеспечением, которое в реальном времени выводит на экран пульта оператора трехмерную модель скважины, построенную по полученным данным. Также на пульт оператора выводится изображение с видеокамеры 4. Программное обеспечение позволяет в дальнейшем сохранять в памяти пульта оператора полученную модель скважины, передавать ее на печатающее устройство для вывода на печать, а также передавать ее на другие компьютеры для дальнейшей обработки и сохранения полученных данных.
Для пульта оператора разработано специальное программное обеспечение, позволяющее контролировать не только перемещение мобильного робота, но и снимать в автоматическом режиме показания с различных датчиков мобильного робота и строить по ним трехмерную модель скважины в реальном времени.
Такое конструктивное решение мобильного робота делает его способным перемещаться внутри скважин как вертикально вверх, так и горизонтально вдоль скважины, при этом производить измерения отклонений скважины и передавать информацию на пульт оператора в режиме реального времени.