Bu araşdırma, borular, turbin qanadları və benzeri üçölçülü metal səthlerde eğrilik davamlı değişirken səthe tutunarak hərəkət edebilən C3bot adlı dört təkərli maqnitli dırmanma robotunu hazırlayır. Sistem; sferik təkərler, iki passiv dönme sərbəstlik dərəcəsine sahip maqnit daşıyıcıları, iki mexaniki konsolu birbirine btorlayan diferensial mərkəz və Halbach dizili daimi maqnit dövrəsini bir araya getirmektedir. Teorik hesaplarda təhlükəsizlik əmsalı 1,5 üçün tek tekerleğin gerekli en yüksək maqnit strukturşma qüvvəsi 75,73 N bulunurken tam sferik təkər maqnit simulyasiyau 98,547 N üretmiştir. Fiziksel prototip düz, içbükey və qabarıq metal səthlerde denenmiş; 100–350 mm radiuslı borularda hərəkət, 2–7 mm aralığındaki maneəlerin aşılması və 166,3 N'luk şaquli yük testi həyata keçirilmişdir. Bununla belə en küçük güvənilir tədqiqat radiusı robotun yalnız hərəkət edebilmesi ilə üzerindeki denetim problarının gerekli səth boşluğunı koruyabilmesi üçün aynı değildir.

Tədqiqatnın əsas yeniliği, səth eğriliğini takip etmek üçün her tekerleğe ek motor yerleştirmek yerine maqnit qüvvəin kendisinden yararlanan passiv uyğunlaşma mekanizması kullanmasıdır. Küresel tekerleğin üçündeki maqnit daşıyıcistilik səthin yerel normal istiqamətine göre iki oxde serbestçe dönebilmekte; iki robot konsolu da diferensial mərkəz üzerinden birbirlerine göre açı değiştirebilmektedir. Böylece dört tekerleğin fərqli kontakt koşullarına mexaniki olaraq uyum storlaması amaçlanmaktadır.

Halbach düzenindeki NdFeB-N52 maqnitlar maqnit sahəsiı çəkilı olaraq tədqiqat səthi tarafında yoğunlaştırmaktadır. Mənbə tədqiqatda aynı hava boşluğunda karşılaştırılan üç maqnit dövrə arasında Halbach düzeni en yüksək strukturşma qüvvəsini vərmiştir. Bundan əlavə önerilən kürəsəl maqnit tekerleğin aynı hacim müqayisəsında geleneksel maqnit tekerleğe göre kütləsinin 3562 g'dan 755 g'a düşürüldüğü və bunun təxminən %79 kütlə azalması anlamına geldiği rapor edilmiştir.

Robotun mexaniki olaraq eğri səthe tutunabilmesi ilə ultrasəsik denetim problarının doğru iş məsafəsinde kalması birbirinden ayrılmalıdır. Mıknatıs daşıyıcistilik modeli, prob bulunmadığında təxminən 120 mm içbükey və 188 mm qabarıq minimum eğrilik radiusları vərir. Buna karşılık yedi probun səthden önerilən en fazala 1,5 mm açıqlığı koruması istendiğinde mənbə metindeki həndəsi analiz, oxel hərəkətte qabarıq səth üçün 990 mm, içbükey səth üçün 1357 mm sınırına kadar çıkmaktadır.

Türkiyə baxımından tədqiqat; enerji santrali turbinləri, polad boru hatları, saxlama tankları, tersane strukturları və benzeri ferromaqnit sənaye səthlerin robotik denetimi açistilikndan birbaşa mühendislik dəyəri taşmaaktadır. Ancaq tədqiqat Türkiyə'deki herhansı bir tesis, boru standardı və ya sahə koşulunda validasiya yapmamıştır. Yüzey örtüksı, pas kalınlığı, həndəsi birleşimler, mənbə dikişleri, sensor tipi və təhlükəsizlik prosedürleri real uygulama öncesinde ilgili tesisə göre ayrıca doğrulanmalıdır.

C3bot hansı problemi çözmek üçün geliştirildi?

Borular, saxlama tankları, gəmi gövdəleri və turbin qanadları gibi büyük metal strukturlarda səth geometrisi çoğu zaman düz değildir. Dışbükey, içbükey və üçölçülü eğrilər arasında keçidler oluşabilir. Sabit şasili geleneksel maqnit robotlarda təkərlerin birbirlerine göre mövqeu değişmediği üçün güclü eğrilik değişimlerinde bazı təkərler səthden uzaklaşabilir; kontakt boşluğu büyüdükçe maqnit qüvvə azalabilir və robot sıkışma və ya ayrılma riski yaşayabilir.

Aktif uyum mekanizmaları bu problemi ilavə mühərriklərla çözebilir. Ancaq bunun bedeli daha fazala aktuator, çəki, hacim və idarəetmə karmaşıklığıdır. C3bot'un yaklaşmaı, səth eğriliğine mexaniki olaraq uyum storlayan passiv kürəsəl maqnit təkər və passiv diferansiyel konsol struktursı kullanmaktır.

Küresel maqnit təkər niyə silindrik təkərten fərqli?

Silindrik təkər eğri bir səthe kontakt ettiğinde kontakt noktası təkər merkez hattına göre değişebilir və səth normalinden gelen qüvvə robot gövdəsinde ek moment oluşturabilir. Küresel səthde isə yerel kontakt normalinin küre merkeziyle həndəsi ilişkisi daha elvərişlidir. Tədqiqatçılar bu niyəle daha küçük yerel eğrilik radiusına sahip kürəsəl bir təkər kullanarak kontakt noktasındaki ek momentleri azaltmayı amaçlamıştır.

Küresel kabuğun üçünde bulunan maqnit daşıyıcistilik iki passiv dönme sərbəstlik dərəcəsine sahiptir. Bunlardan biri təkər oxi boyunca, diğeri buna dik yöndedir. Mıknatıs grubu səthle kontakt koşuluna btorlı olaraq kendi kendine yönelir.

Diferansiyel merkez ne işe yarıyor?

Robotun stor və sol tarafındaki iki mexaniki konsol, merkezde diferansiyel bir mekanizmayla btorlanmıştır. Üç boyutlu bir səthde dört tekerleğin kontakt yüksəklikleri aynı olmadığında iki konsol birbirine göre dönebilir. Böylece şasinin tamamen rijit davranması yerine təkər çiftlerinin səth geometrisine uyum storlaması hedeflenmektedir.

Bu xüsusilik aynı zamanda robotun altında taşınan denetim cihazlarının səthe yaxınnlığının korunmasına yardımcı olur. Bununla belə sonraki həndəsi analiz, robot təkərlerinin səthe tutunmasının tek başına denetim problarının uygun açıqlıkta kalmasını garanti etmediğini göstərir.

Robotun aşmasi və sürüşməsı necə analiz edildi?

Tədqiqatçılar aştorı sürət və yarı-statik koşullar altında üç ana başaristilikzlık durumunu dəyərlendirmiştir:

• Boyuna aşma,
• Enine aşma,
• Yüzey üzerinde sürüşmə.

Modelde maqnit qüvvəinin səthe normal doğrultuda etkidiği və toxunan xəttsel biləşeninin ihmal ediləbiləceği kabul edilmiştir. Robotun ətalətsel və yüksək sürətli dinamik etkiləri statik analizde hesaba bərklmamıştır.

Kaymayı maneəlemek üçün bir sferik təkər başına gerekli strukturşma qüvvəsi mənbəta:

\[ F_{mi}\geq k\left( \frac{(G+F_g)\cos\alfa}{4\mu} + \frac{(G+F_g)\sin\alfa}{4} \right) \]

şeklinde diaqnozmlanmaktadır. Burada \(G\) robot torırlığını, \(F_g\) yükün torırlığını, \(\mu\) sürtünmə əmsalını, \(k\) təhlükəsizlik əmsalını və \(\alfa\) səth meyil buctorını temsil etmektedir.

Hesaplarda kullanılan əsas dəyərlər:

Boyuna aşma, eninə aşma və sürüşmə koşulları birlikdə karşılaştırıldığında en kritik durumun sürüşmə olduğu bulunmuştur. Tek təkər üçün minimum gerekli maqnit qüvvə səth açistilikyla önce yükselmiş, sonra azalmış və α = 22°'de 75,73 N ilə maksimuma ulaşmıştır.

Halbach maqnit dövrəsi niyə seçildi?

Tədqiqatçılar üç fərqli maqnitləşmə düzenini ANSYS 24 R1 Maxwell kullanarak karşılaştırmıştır. Birinci düzen Halbach dizisi, ikinci düzen aynı maqnitləşmə istiqamətine sahip maqnitlar, üçüncü düzen isə komşu maqnitların ters yönlü olduğu strukturdır.

Bütün düzenlerde hava boşluğu büyüdükçe maqnit strukturşma qüvvəsi azalmışdır. Aynı maqnit boyutu və materialsi koşulunda Halbach struktursı bütün incelenen hava aralıklarında en yüksək strukturşma qüvvəsini storlamış və prototip üçün bu düzen seçilmiştir.

Kalıcı maqnit materialsi NdFeB-N52'dir. Mıknatıs daşıyıcı və kürəsəl kabuk, maqnit sahəsila qarşılıqlı təsiri sınırlamak və struktursal möhkəmlik storlamak amacıyla alüminiumdan strukturlmıştır.

Bir sferik təkər yeterli maqnit qüvvəi üretiyor mu?

Tam təkər üçün strukturlan maqnit sahəsi simulyasiyaunda toplam maqnit strukturşma qüvvəsi 98,547 N olaraq hesablanmışdır. Bu dəyər statik modelde bulunan 75,73 N maksimum tek-təkər gereksiniminin üzerindedir.

Bu iki dəyər birbaşa aynı ölçmə türü değildir: 75,73 N teorik minimum gereksinim, 98,547 N isə maqnit simulyasiya çıktistilikdır. Mənbə ayrıca fiziki maqnit təcrübəleri yaparak simulyasiya eğilimlerinin real ölçmələrle ümumi olaraq uyumlu olduğunu göstərir.

Hava aralığı niyə kritik?

Manyetika təkər ilə polad səth arasındaki boşluk arttıkça strukturşma qüvvəsi azalır. Tədqiqatda fərqli maqnit dövrəleri təxminən 3–6 mm aralığında karşılaştırılmış və Halbach düzeninin en yüksək qüvvəi koruduğu görülmüştür.

Bu nəticə səth eğriliğinin niyə yalnız həndəsi bir problem olmadığını açıqlar. Tekerlek və ya maqnit daşıyıcistilik səthi takip edemezse hava boşluğu büyür və maqnit qüvvə sürətla zayıflayabilir. C3bot'taki passiv uyğunlaşma mekanizmasının əsas işlevlerinden biri bu boşluğu aştorı tutmaktır.

Mıknatıs daşıyıcistiliknın izin vərilən dönüş açistilik nədir?

Mənbə Şekil 10'da daşıyıcının mexaniki hərəkət sərhədləri ilə yeterli maqnit qüvvəin korunabildiği daha geniş teorik açı aralığı birlikdə gösterilmektedir. İçbükey səth tarafında mexaniki swing təxminən 9°, qabarıq tarafta təxminən −4° ilə sınırlıdır. Manyetika qüvvəin 75,73 N eşiğinin üzerinde kaldığı hesaplanan sınırlar isə təxminən 18,9° və −13,6°'dir.

Bu niyəle mənbə dizaynındaki mexaniki hərəkət sərhədləri üçünde maqnit qüvvəin statik gereksinimin üzerinde kaldığı sonucuna ulaşılmıştır.

Eğrilik radiusı ilə daşıyıcı açistilik arasındaki ilişki nədir?

Küresel təkər üçündeki maqnit daşıyıcistiliknın səth eğriliğine uyumu şu həndəsi ilişkiyle modellenmiştir:

\[ \varphi = \begin{cases} \arcsin\left(\frac{W/2}{R+D/2}\right), & \text{qabarıq səth}\\ \arcsin\left(\frac{W/2}{R-D/2}\right), & \text{içbükey səth} \end{cases} \]

Burada \(R\) səth eğrilik radiusı, \(D\) kürəsəl kabuk çapı və \(W\) ilgili həndəsi genişliktir. Eğrilik radiusı büyüdükçe gerekli swing buctorı küçülmektedir.

Modelin vərdiği mexaniki sınırlar:

• İçbükey səth: minimum R = 120 mm,
• Dışbükey səth: minimum R = 188 mm.

Bu dəyərlər robotun çıplak mexaniki/tutunma kabiliyeti üçündir; denetim probları eklendiğinde fərqli sınırlar ortaya çıkmaktadır.

Mekanik konsolların dönmesi niyə ayrıca sınırlandırılıyor?

Robot eğri səthde dönerken yalnız maqnit daşıyıcıları değil, stor və sol mexaniki konsollar da diferensial mərkəz çmərhələsinde birbirlerine göre açı değiştirir. Tədqiqatçılar bu konsolun yerel səthe göre pitch buctorını \(\beta\) ilə diaqnozmlamıştır.

Modelde maksimum izin vərilən konsol pitch buctorı 10° olaraq sınırlandırılmıştır. Bu koşul altında maksimum maqnit tutunma korunurken robotun çalışabiləceği səth yarıçabının 136 mm'den küçük olmaması gerektiği hesablanmışdır.

Denetim probları eğrilik tutumuni niyə sınırlıyor?

C3bot altında toplam yedi elektromaqnit ultrasəs probu dört grup hâlinde yerleştirilmiştir. Prob merkezi ilə metal səth arasındaki açıqlık denetim doğruluğunu etkilədiği üçün mənbəta önerilən maksimum prob boşluğu:

\[ \delta \leq 1,5\ \text{mm} \]

olaraq istifadə edilmişdir.

Dışbükey bir səthde ekoloji hərəkət üçün örnek açıqlık btorıntistilik:

\[ \delta = \left| \sqrt{R^2-(w-b/2)^2} - \sqrt{R^2-w^2} \right| \]

şeklinde vərilmiştir. Tədqiqat, probun merkezden uzaklığına btorlı olaraq dört prob grubunun açıqlığını ayrı ayrı hesaplamıştır.

Mənbə metindeki nəticələra göre:

Bu nəticə pratik açıdan kritiktir: robot R=100–188 mm gibi sıkı eğriliklerde fiziki olaraq hərəkət edebilse bilə, altına geniş bir sensor dizisi taxınldığında bütün probların gerekli səth məsafəsini koruması mümkün olmayabilir.

Prototipin əsas xüsusilikleri nelerdir?

Gerçek prototipte DYNAMIXEL XM540-W270R aktuatorleri istifadə edilmişdir. Mənbədə motorun nominal fırlanma momentiu 6 Nm, maksimum fırlanma momentiu 10,2 Nm olaraq vərilmiştir.

Robotun toplam kütləsi; prob, aydınlatma və üst korpus dahil 7,5 kg'dır. STM32 tabanlı idarəetmə kartı, otomatik təhlükəsizlik kablosu sarma mekanizması və simsiz əmr sistemi istifadə edilmişdir.

Mənbə üçündeki fərqli bölümlerde maksimum sürət üçün 0–6 m/dak və 0–8 m/dak olmak üzere iki fərqli dəyər vərilmektedir. Gerçek turbin sahə testinde isə təxminən 6,5 m/dak hərəkət rapor edilmiştir.

Kaucuk örtük tutunmayı necə etkilədi?

Tek maqnitlı təkər sürtünmə təcrübəinde təkər metal borunun yan səthine yerleştirilmiştir. Kaucuk örtüklı durumda maksimum statik sürtünmə qüvvəsi 0,48 kg, örtüksız durumda 0,18 kg olaraq ölçülmüşdür.

Buna karşılık hesaplanan sürtünmə katsayıları:

• Kaucuk örtüklı: 0,39
• Kaucuk örtüksız: 0,15

olaraq raporlanmıştır. Mənbə, maksimum statik sürtünmə qüvvəsinin örtük ilə təxminən 2,6 kat arttığını bildirir.

Düz duvarda robot necə davrandı?

Dikey düzlem testinde robot təxminən 33 mm/s sürətla zikzak bir rota izlemiş və bütün səthi təxminən bir dakikada tamamlamıştır. Tədqiqatçılar uzununa hərəkət, yanal hərəkət və dönüş sırasında sürüşmə və ya aşma gözlemediklerini bildirmiştir.

100–350 mm radiuslı borularda ne oldu?

Robot dış səthde R=100, 150 və 350 mm, iç səthde isə R=350 mm radiuslı metal borularda test edilmiştir. Düz hərəkətlərin yanında boru çmərhələsinde spiral hərəkətler de uygulanmıştır.

150 mm radiuslı borunun üst və yan generatrisi boyunca xətti hərəkətlerde mənbə cədvəlsu %100 başarı bildirmektedir. Mənbə dikişlerinin yüksəkliği təxminən 3–7 mm arasında değişmiştir və robot bunları fərqli yönlerden geçebilmiştir.

R=100 mm dış səth spiral təcrübəinde tədqiqat, teorik 120 mm içbükey minimum sınırın da ötesinde hərəkətin mümkün olduğunu göstərir; ancaq performans qüsursuz değildir. Metinde bu koşul üçün %80 başarı, bir ayrılma və bir sürüşmə olayı qeyd edilmişdir. Bu nəticə daha küçük eğrilik radiusında kontakt alanının azalması və hərəkət istiqamətine karşı ek normal qüvvə biləşenleriyle əlaqələndirilmişdir.

Mənbə içi cədvəl notu: Tablo 4'te “Spiral motion (outer surface, R = 100 mm)” iki kez yazılmış və sırasıyla %90 ilə %80 başarı vərilmiştir. Hemen önceki metin 150 mm borudaki spiral hərəkətte bir ayrılmadan söz ettiğinden ilk satırın fərqli bir radiusı temsil etmesi mümkün görünse de tədqiqat bunu açıqça düzeltmemektedir. Bu niyəle cədvəl etikaeti burada değiştirilmemiştir.

Paslı və çirkli səthlerde hərəkət mümkün oldu mu?

R=350 mm boru təcrübəlerinde robot hem dış hem iç səthlerde çalıştırılmıştır. Dış səthde paslı metal və təxminən 2–5 mm mənbə dikişleri üzerinde hərəkət həyata keçirilmişdir. Tablo 4 dış səth spiral hərəkət üçün %100 başarı bildirmektedir.

İç səthde isə bir sürüşmə olayı oluşmuştur. Tədqiqatçılar bunu borunun alt bölümünde biriken yoğun metal qalıqlarıların maqnit tutunmayı və sürtünməyi azaltmasıyla açıqlamaktadır.

Küresel təkərte maqnit alanı bütün təkər çmərhələsinde davamlı olmadığı üçün metal hissəcikların çəkilı olaraq aktiv kontakt bölgesinde toplandığı və tekerleğin büyük bölümünün daha temiz kalabildiği de tədqiqatda gözlemsel avantaj olaraq belirtilmektedir.

Robotun yük taşmaa tutumu ne kadar?

Dikey ferromaqnit səthde robot iki sürüş motor grubuyla çekilirken ölçülen maksimum qüvvə 166,3 N'dur. Tədqiqatçılar bunun robot torırlığının təxminən 2,2 bərkna karşılık geldiğini bildirir.

Kayntorın fərqli bölümlerinde bu tutum kütlə eşdəyəri olaraq 16,63 kg, 16,67 kg və 16,6 kg biçimlerinde vərilmiştir. Bu niyəle en güvənilir birbaşa eksperimental ifade 166,3 N ölçülen maksimum gərginlik dəyəridir.

Engel aşma tutumu nədir?

Deney bölümünde robotun boru iç və dış səthlerinde təxminən 2–7 mm yüksəkliğindeki maneəleri və mənbə dikişlerini geçebildiği qeyd edilmişdir. Özet de maksimum 7 mm dəyərini kullanmaktadır.

Buna karşılık performans Tablo 5'i ultrasəsik prob olmadan 8 mm, probla 5 mm maneə aşma tutumu vərmektedir. Mənbə bu 7 mm və 8/5 mm dəyərləri arasındaki təcrübə koşulu farkını ayrıntılı biçimde uzlaştırmamaktadır.

Güvənlik halatı ne işe yarıyor?

Robotun arəzələına btorlı təhlükəsizlik trosu yalnız düşmeye karşı passiv emniyet storlamamaktadır. Deneyde robot 90° dikey səthe tutunurken halat elle çekilərek yukarı və aştorı hərəkət ettirilmiştir. Böylece güç və ya sürüş nasazlıqsında robotun elle təhlükəsiz bölgeye alınabilmesi amaçlanmaktadır.

C3bot real bir sənaye tesiste denendi mi?

Evət. Tədqiqatçılar robotu Çin'in güneybatistilikndaki bir hidroelektrik stansiyainin Francis tipli turbin çarxında sahə testine tabi tutmuştur.

İncelenen turbin çarxı:

• Malzeme: ZG04Cr13Ni4Mo döküm paslanmaz polad,
• Yarıçap: 8,9 m,
• Yükseklik: 3,59 m,
• Kanat sayistilik: 15

olaraq müəyyən edilmişdir. Yüzeyde pas, çizik və kavitasiya zədəları bulunduğu belirtilmektedir.

Robot ters və dikey səthlerde çalıştırılmış, ön və arka kameralar mövqe validasiyası üçün kullanılmış və mənbəta problar üçün 0–1 mm səth qüsuru dərinlik ayırdetməsi ifade edilmiştir. Robotun turbin qanadlarını təxminən 6,5 m/dak sürətla zikzak biçiminde taradığı və tədqiqatçıların tam səth kapsaması elde ettiklerini bildirdiği belirtilmektedir.

Terminoloji notu: Saha uygulamasının ana metni probları bir noktada “Magnetic Flux Leakage (MFL)” olaraq adlandırırken aynı Şekil 24'ün açıqlaması “electromagnetic ultrasəsic probes” ifadesini kullanmaktadır. Mənbə bu sensor adlandırma farkını açıqlamadığından iki ifade tek bir sensor tipiymiş gibi sessizce birleştirilmemiştir.

Tədqiqatın dəstəklədiyi əsas nəticələr

• İki serbestlik dereceli passiv maqnit daşıyıcistilik və diferansiyel konsol struktursı fiziki prototipte uygulanmıştır.
• Halbach maqnit dövrəsi karşılaştırılan üç düzen üçünde aynı hava boşluğunda en yüksək strukturşma qüvvəsini storlamıştır.
• Tek təkər üçün statik modelde gerekli maksimum qüvvə 75,73 N, tam təkər simulyasiyaunda qüvvə 98,547 N'dur.
• Robot 100–350 mm radiuslı təcrübə səthlerinde hərəkət ettirilmiştir.
• R=100 mm gibi teorik dizayn sınırının ötesindeki sıkı eğrilikte hərəkət mümkün olmuş ancaq ayrılma və sürüşmə olayları görülmüştür.
• Kaucuk örtük ölçülen statik sürtünməyi belirgin biçimde artırmıştır.
• Dikey yük təcrübəinde 166,3 N gərginlik ölçülmüşdür.
• Robot mənbə dikişleri və birkaç milimetrelik səth maneəlerini aşabilmiştir.
• Gerçek bir hidroelektrik turbin çarxında dikey və ters səth sahə testi həyata keçirilmişdir.
• Pasif mekanizma səth uyumunu çok sayıda ilavə aktiv eklem kullanmadan storlayabilmektedir.

Tədqiqatın sübut etmədiyi nəticələr

• C3bot'un bütün üçölçülü metal strukturlarda ayrılmadan çalışactorı gösterilmemiştir.
• 100 mm radiusta %100 güvənilir tədqiqat kanıtlanmamıştır.
• Tekerleklerin hərəkət edebildiği minimum eğrilik, ultrasəsik problarla güvənilir denetim strukturlabiləcek minimum eğrilikle aynı değildir.
• Robot avtonom yol planlamasistilik realleştirmemektedir; yüksək performanslı yerləşdirilmiş idarəedici və otonom planlama gelecek tədqiqat olaraq qeyd edilmişdir.
• Mənbə, bütün səth örtükları və pas koşullarında aynı maqnit qüvvəi garanti etmemektedir.
• 0–1 mm olaraq vərilən sahə qüsur derinliği çözünürlüğü bütün material və sensor konfigürasyonları üçün mərhələnsel bir aşkarlama performansı değildir.
• Gerçek sahə uygulaması tek bir turbin geometrisinin bütün sənaye strukturlara ümumilənebiləceğini göstermez.
• Tədqiqat Türkiyə'deki tesisler və ya yerel texniki xidmət standartları üçün validasiya yapmamıştır.

Tədqiqatın metodu və nəticələri

Tədqiqatın mühendislik iş axını

Tədqiqat birbirini takip eden beş validasiya qatı kullanmaktadır:

1. Değişken eğrilikli səth problemine uygun mexaniki robot arxitekturasınin tasarlanması,
2. Kayma və aşma üçün statik qüvvə modelinin kurulması,
3. Halbach və alternatif maqnit dövrəlerin ANSYS Maxwell ilə müqayisəsi,
4. Eğrilik, maqnit swing buctorı, mexaniki konsol pitch buctorı və prob açıqlığının həndəsi modellenmesi,
5. Prototipin laboratoriya və real turbin ortamında eksperimental olaraq sınanması.

Robot arxitekturası

Robot boyutları üçün mənbəta hansı dəyərlər var?

Mənbədə tek bir tutarlı dış boyut seti yoxdur:

• Karşılaştırma Tablo 1: 312 × 210 × 176 mm,
• Mekanik dizayn açıqlaması: 320 × 230 × 180 mm,
• Performans Tablo 5: 315 × 210 × 176 mm.

Bu farkların prototip revizyonu, ölçmə diaqnozmı və ya yazım farkından mənbəlanıp mənbəlanmadığı açıqlanmamışdır. Bu niyəle bir set “doğru dəyər” olaraq seçilmemiştir.

Manyetika dövrə simulyasiyau

Manyetika model ANSYS 24 R1 Maxwell ortamında kurulmuştur. Halbach dizisi ilə iki alternatif maqnitləşmə düzeni müqayisə edilmişdir. Hava aralığı arttıkça bütün düzenlerde qüvvə düşmüş, Halbach düzeni en yüksək qüvvəi storlamıştır.

Tam kürəsəl tekerleğin simulyasiyaunda maqnit sahəsi səthe bakan bölgede yoğunlaşmış; toxunan xəttsel biləşenlerin simetrik struktursı niyəiyle büyük ölçüde birbirini sönümləməlediği və net qüvvəin esas olaraq səth normaline yöneldiği gösterilmiştir.

Simülasyondaki net strukturşma qüvvəsi 98,547 N'dur.

Fiziksel maqnit test

Mıknatıs daşıyıcistiliknın açistilik değiştirilərek strukturşma qüvvəsi eksperimental olaraq ölçülmüş və her nokta üçün üç ölçməün ortası istifadə edilmişdir. Kayntorın bir bölümünde ölçmə–simulyasiya farkının təxminən %2 olduğu belirtilirken təcrübə bölümünde nəticələrin simulyasiyaun %10 xəta sınırı üçünde kaldığı yazmaktadır. Bu iki ifade aynı xəta metriğinin fərqli xülasəi olup olmadığı açıqlanmamışdır.

Sürtünme təcrübəi

Tek maqnitlı təkər metal boru üzerinde test edilmiştir. Üst səthde ayırma qüvvəi 1,45 kg, təkər torırlığı 0,23 kg olaraq ölçülmüş və təxminən 1,22 kg etkili maqnit tutunma hesablanmışdır.

Yan səth sürtünmə təcrübəinde rezin örtüknın sürtünmə əmsalını 0,15'ten 0,39'a yükselttiği raporlanmıştır.

Kontrollü eğri səth təcrübəleri

Deneylerde düz dikey duvar, R=100 mm, R=150 mm və R=350 mm dış səthler ilə R=350 mm iç səth istifadə edilmişdir. Hareket modları xətti, eninə, dönüş və spiral hərəkətləri içermektedir.

Mənbə Tablo 4'ün başlığı başarı nisbətlarını “10 trials” olaraq diaqnozmlarken aynı bölümün metni nəticələrin “fivə repeated trials” üzerinden xülasəlendiğini söylemektedir. Deney təkrar sayı üçün bu iki ifade birbirine uymamaktadır.

Denetim problarının həndəsi analizi

Yedi elektromaqnit ultrasəs probuun dört grup hâlindeki mövqeu niyəiyle her grubun səth boşluğu fərqlidır. Eğrilik küçüldükçe robot merkezinden uzak prob gruplarında səthden uzaklaşma artmaktadır.

Bu analiz, robotun mexaniki tırmanma tutumu ilə real denetim sensorunun tədqiqat tutumunin ayrı dəyərlendirilmesi gerektiğini göstərir. Mənbə metnindeki en məhdudiyyətlayıcı oxel nəticələr qabarıq səthde 990 mm və içbükey səthde 1357 mm'dir.

Yük və maneə testleri

Dikey yük testinde 166,3 N maksimum gərginlik kaydedilmiştir. Mənbə bunu robot torırlığının təxminən 2,2 bərk olaraq qiymətləndirməktedir.

Boru iç və dış səthlerinde 2–7 mm maneə və mənbə dikişleri başarıyla geçilmiştir. Performans cədvəlsu ayrıca prob yokken 8 mm və prob taxınlıyken 5 mm maneə tutumu rapor etmektedir.

Saha validasiyası

Robot real bir Francis turbin çarxında kamera və kontakt/elektromaqnit denetim sistemiyle istifadə edilmişdir. Pas, çizik və kavitasiya qüsurlarının bulunduğu səthlerde ters və dikey hərəkət həyata keçirilmişdir.

Mənbə, robotun təxminən 6,5 m/dak sürətla zikzak tarama yaptığını və turbin pəri səthinin tam kapsamasını storladığını bildirmektedir. Bu sahə təcrübəi tədqiqatyı yalnız laboratoriya prototipinden ayıran əhəmiyyətli bir validasiya qatıdır.

Tədqiqatın əsas məhdudiyyətləri

Birinci məhdudiyyət, statik modelde yüksək sürətli dinamik və ətalətsel etkilərin ihmal edilmesidir. Kayma və aşma denklemleri yarı-statik tədqiqat fərziyyəına dayanmaktadır.

İkinci məhdudiyyət sensor geometrisidir. Mekanik robot 100–188 mm səviyyəindeki eğriliklere yaklaşabilse bilə geniş prob dizisi çok daha büyük minimum radius gerektirebilir.

Üçüncü məhdudiyyət, R=100 mm gibi çok sıkı eğriliklerde %100 başarı storlanmamasıdır. Bu koşullarda ayrılma və sürüşmə gözlenmiştir.

Dördüncü məhdudiyyət otonomidir. Mevcut tədqiqat əsas olaraq mexaniki uyum, tutunma və sahə uygulanabilirliğine fokuslanmaktadır. Yüksek performanslı yerleşik bilgisayar, avtonom yol planlaması və heterojen səthler arasında davamlı keçid gelecek tədqiqat olaraq bıraxınlmıştır.

Beşinci məhdudiyyət mənbə üçündeki performans parametrelerinin bazı bölümlerde tutarsız vərilmesidir. Boyut, sürət, yük tutumu, prob eğrilik etikaetleri, təcrübə təkrar sayı və bazı maneə dəyərləri tek bir sayısal set hâlinde tam olaraq uyuşmamaktadır.

Mənbə və metod qeydi

Tam orijinal tədqiqat adı: C3bot: A Climbing Robot for 3D Variable-Curvature Structures

Müəlliflər: Mingyuan Wang; Yize Xu; Ziqing Gu; Jianjun Yuan; Sheng Bao; Zhengtao Hu.

Müəllif sırası: Mənbədə vərilən sıra aynen korunmuştur.

Məsul müəlliflər: Jianjun Yuan və Zhengtao Hu.

Eş birinci/eş katkı: Mənbədə eş birinci və ya eş katkı beyanı belirtilmemiştir.

Qurumlar:

1. School of Mechatronic Engineering and Automation, Shanghai Univərsity, Shanghai 200444, China.
2. Shanghai Key Laboratory of Intelligent Manufacturing and Robotics, Shanghai Univərsity, Shanghai 200444, China.

Jurnal: Machines.

Nəşriyyat: MDPI, Basel, Switzerland.

Cilt/sayı/makale numarası: 14(5), 492.

DOI: 10.3390/machines14050492.

Mənbə növü və rəyçilik durumu: Hakemli özgün tədqiqat makalesi (Article).

Göndərilmə: 10 Mart 2026.

Reviziya: 11 Nisan 2026.

Qəbul: 21 Nisan 2026.

Nəşr: 28 Nisan 2026.

Lisənziya: Creativə Commons Attribution (CC BY).

Maliyyələşmə: Müəlliflər tədqiqatnın dış maliyyələşdirmə almadığını belirtmiştir.

Məlumat əlçatanlığı: Verilərin tədqiqat üçünde yer aldığı qeyd edilmişdir.

Ek materyal: Video S1: Climbing Robot Experiment.

Maraqlar toqquşması: Müəlliflər maraqlar toqquşması olmadığını beyan etmiştir.

Müəllif töhfələri: Kavramsallaştırma M.W. və J.Y.; üsul M.W. və Y.X.; yazılım M.W. və Y.X.; validasiya M.W., Y.X. və Z.G.; biçimsel analiz M.W. və Z.G.; tədqiqat M.W., Y.X. və Z.H.; mənbəlar M.W., J.Y., S.B. və Z.H.; vəri kürasyonu Z.G.; ilk taslak M.W., Y.X. və Z.G.; gözden geçirme/düzenleme M.W., Z.G., J.Y., S.B. və Z.H.; görselleştirme Z.G.; denetim J.Y., S.B. və Z.H.; proje yönetimi M.W., J.Y., S.B. və Z.H.

Önceki tədqiqat ilişkisi: Məqalə, “Design and Validation of a Climbing Robot via Passivə Wheel Compliance” başlıklı 2025 IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems konferans tədqiqatsının gözden geçirilmiş və genişletilmiş sürümüdür. Mevcut makalede robot dizaynı, maqnit tutunma mekanizması, eğri səth kirütubətatiği və eksperimental validasiya genişletilmiştir.

Konferans tarihi notu: Məqalənin Acknowledgments bölümü önceki konferansı 24–26 Ekim 2025 olaraq belirtirken mənbəça [30] aynı konferans bildirisi üçün 17–19 Ekim 2025 tarihini vərmektedir. Mənbə bu farkı açıqlamamaktadır.

Rəsmi nəşr qeydi: MDPI Machines, Volume 14, Issue 5, Article 492; DOI 10.3390/machines14050492.

Bu Verianla içeriğindeki bilimsel açıqlamalar yalnızca incelenen tədqiqatın mexaniki dizaynı, matematiksel modelleri, maqnit simulyasiyaları, laboratoriya təcrübəleri və sahə validasiyasına dayanmaktadır. Dış mənbə yalnız bibliyoqraf kimlik və rəsmi yayın kaydını validasiyak üçün kullanılmış; ana bilimsel içeriğe dışarıdan təcrübə, istatistik və ya mekanizma eklenmemiştir.

Mənbə içi tutarlılık notları: (1) Robot dış boyutları 312 × 210 × 176 mm, 320 × 230 × 180 mm və 315 × 210 × 176 mm olmak üzere üç fərqli biçimde vərilmiştir. (2) Hareket sürətı 0–6 m/dak və 0–8 m/dak olaraq iki fərqli aralıkta rapor edilmiş; sahə təcrübəinde təxminən 6,5 m/dak istifadə edilmişdir. (3) Yük tutumu 16,63 kg, 16,67 kg və 16,6 kg olaraq fərqli biçimlerde yazılmış; birbaşa eksperimental maksimum gərginlik 166,3 N'dur. (4) Bölüm 5.3 metni prob taxınlı sistem üçün qabarıq R=990 mm və içbükey R=1357 mm sınırını vərirken Tablo 5 bu iki səth etikaetini ters göstərir. (5) Tablo 4'te R=100 mm dış səth spiral hərəkət iki kez və fərqli başarı nisbətlarıyla yer almaktadır; çmərhələ metni bunlardan birinin R=150 mm koşuluyla ilişkili olabiləceğini düşündürse de cədvəl sessizce düzeltilmemiştir. (6) Aynı bölüm metni beş tekrardan söz ederken Tablo 4 başlığı on derütubəte yazmaktadır. (7) Engel aşma sonucu xülasə və təcrübə metninde 7 mm'ye kadar, Tablo 5'te prob olmadan 8 mm və probla 5 mm olaraq vərilmiştir. (8) Mıknatıs açı təcrübəindeki simulyasiya–ölçmə farkı bir yerde %2, başka bir yerde %10 sınırı üçünde olaraq ifade edilmiştir. (9) Saha bölümünde sensorler bir yerde MFL probları, Şekil 24 açıqlamasında elektromaqnit ultrasəs probular olaraq adlandırılmıştır. Bu fərqlilıkların hiçbiri tədqiqat dışında fərziyyəla giderilmemiştir.

Tədqiqatnın mevcut kanıt səviyyəi, C3bot'un passiv maqnit və mexaniki uyum mekanizmasının çeşitli eğrilikli polad səthlerde çalışabildiğini və real bir turbin ortamında denetim daşıyıcistilik olaraq kullanılabildiğini dəstəkləyir. Buna karşılık çok daha karmaşık səth keçidleri, tam avtonom yol planlaması, sensor geometrisinin sıkı eğriliklerde iyiləştirilmesi və uzun dörütubət sənaye güvənilirlik üçün ek validasiya lazımdır.