Бул изилдөө, түтүктөр, турбина калактарı жана benzeri үч өлчөмдүү металл бетlerde eğrilik үзгүлтүксүз değişirken бетe tutunarak кыймыл eчыгымlen C3bot adlı dört дөңгөлөктүү магниттик тырмануучу роботnu иштеп чыгат. Sistem; сфералык дөңгөлөкler, iki пассивдүү dönme эркиндик даражасыne sahip магнит ташууучуları, iki механикалык консольu birbirine bторlайan дифференциалдык борбор жана Halbach тизеili туруктуу магнит контурsini bir arайa getirmektedir. Teorik hesaplarda коопсуздук коэффициенти 1,5 үчүн tek tekerleğin gerekli en жогорку магниттик жабышуу күчү 75,73 N bulunurken tam сфералык дөңгөлөк магниттик симуляцияu 98,547 N üretmiştir. Fiziksel прототип düz, ички ийри жана сыртка томпок металл бетlerde denenmiş; 100–350 mm радиусlı түтүктөрda кыймыл, 2–7 mm aralığındaki тоскоолдукlerin aşılması жана 166,3 N'luk вертикалдык жүк тести ишке ашырылган. Ошентсе да en küçük güжанаnilir изилдөө радиусı роботun yalnız кыймыл eчыгымlmesi менен üzerindeki denetim пробlarının gerekli беттик боштукnı koruyabilmesi үчүн айnı değildir.

Изилдөөnın негизги yeniliği, бет eğriliğini takip etmek үчүн her tekerleğe ek motor yerleştirmek yerine магниттик күчin kendisinden yararlanan пассивдүү ыңгайлашуу mekanizması kullanmasıdır. Küresel tekerleğin үчүнdeki магнит алып жүрүүчү бетin yerel normal багытыne göre iki окde serbestçe dönebilmekte; iki робот консольu da дифференциалдык борбор üzerinden birbirlerine göre açı değiştirebilmektedir. Böylece dört tekerleğin ар башка контакт koşullarına механикалык катары uyum sторlaması amaçlanmaktadır.

Halbach düzenindeki NdFeB-N52 магнитlar магнит талаасыı салмакlı катары изилдөө бетi tarafında yoğunlaştırmaktadır. Булак изилдөөдө айnı аба аралыгыnda karşılaştırılan üç магниттик контур arasında Halbach düzeni en жогорку жабышуу күчүni жанаrmiştir. Мындан тышкары önerмененn сфералык магниттик tekerleğin айnı hacim салыштырууsında geleneksel магниттик tekerleğe göre массаsinin 3562 g'dan 755 g'a düşürüldüğü жана bunun болжол менен %79 масса azalması anlamına geldiği rapor edilmiştir.

Роботun механикалык катары eğri бетe tutunabilmesi менен ультраүнik denetim пробlarının doğru иш аралыкnde kalması birbirinden өзүнчөlmalıdır. Mıknatıs ташууучуsı модельi, проб bulunmadığında болжол менен 120 mm ички ийри жана 188 mm сыртка томпок minimum eğrilik радиусları маалыматr. Buna karşılık yedi пробun бетden önerмененn en фазаla 1,5 mm ачыкlığı koruması istendiğinde булак metindeki геометриялык талдоо, окel кыймылte сыртка томпок бет үчүн 990 mm, ички ийри бет үчүн 1357 mm sınırına kadar çıkmaktadır.

Түркия жагынан изилдөө; энергия santrali турбиналарды, болот түтүк hatları, сактоо tankları, tersane түзүмları жана benzeri ferroмагниттик өнөр жай бетlerin роботтук denetimi açжылуулукndan түздөн-түз mühendislik баалуулукi tашып кетүүaktadır. Бирок изилдөө Түркия'deki herкайсы bir tesis, түтүк standardı же талаа koşulunda валидация yapmamıştır. Yüzey каптооsı, pas kalınlığı, геометриялык birleşimler, булак dikişleri, сенсор tipi жана коопсуздук prosedürleri чыныгы uygulama öncesinde ilgili tesболсо göre өзүнчөca doğrulanmalıdır.

C3bot кайсы пробlemi çözmek үчүн geliştirildi?

Borular, сактоо tankları, кеме денеleri жана турбина калактарı gibi büжүк metal түзүмlarda бет geometrisi çoğu убакыт düz değildir. Dışbükey, ички ийри жана үч өлчөмдүү eğrмененr arasında өтүүler oluşabilir. Sabit şasili geleneksel магниттик роботlarda дөңгөлөкlerin birbirlerine göre жайгашууu değişmediği үчүн күчтүү eğrilik değişimlerinde bazı дөңгөлөкler бетden uzaklaşabilir; контакт boşluğu büyüdükçe магниттик күч azalabilir жана робот sıkışma же өзүнчөlma тобокелдикi yaşайabilir.

Aktif uyum mekanizmaları bu пробlemi ilaжана моторлорla çözebilir. Бирок bunun bedeli daha фазаla актуатор, салмак, hacim жана башкаруу karmaşıklığıdır. C3bot'un yaklашып кетүүı, бет eğriliğine механикалык катары uyum sторlайan пассивдүү сфералык магниттик дөңгөлөк жана пассивдүү diferansiyel консоль түзүмsı kullanmaktır.

Küresel магниттик дөңгөлөк эмне үчүн цилиндрлик дөңгөлөкten ар башка?

Цилиндрik дөңгөлөк eğri bir бетe контакт ettiğinde контакт noktası дөңгөлөк merkez hattına göre değişebilir жана бет normalinden gelen күч робот денеsinde ek moment oluşturabilir. Küresel бетde болсо yerel контакт normalinin катып жетилүүe merkeziyle геометриялык ilişkisi daha elмаалыматşlidir. Изилдөөчүлөр bu эмне үчүнle daha küçük yerel eğrilik радиусına sahip сфералык bir дөңгөлөк kullanarak контакт noktasındaki ek momentleri azaltmайı amaçlamıştır.

Küresel kabuğun үчүнde bulunan магнит алып жүрүүчү iki пассивдүү dönme эркиндик даражасыne sahiptir. Bunlardan biri дөңгөлөк окi boyunca, diğeri buna dik yöndedir. Mıknatıs grubu бетle контакт koşuluna bторlı катары kendi kendine yönelir.

Diferansiyel merkez ne işe yarıyor?

Роботun sтор жана sol tarafındaki iki механикалык консоль, merkezde diferansiyel bir mekanizmайla bторlanmıştır. Üç boyutlu bir бетde dört tekerleğin контакт жогоркуlikleri айnı olmadığında iki консоль birbirine göre dönebilir. Böylece şasinin tamamen rijit davranması yerine дөңгөлөк çiftlerinin бет geometrisine uyum sторlaması hedeflenmektedir.

Bu өзгөчөlik айnı убакытda роботun altında taşınan denetim түзмөкlarının бетe yагымnlığının korunmasına yardımcı olur. Ошентсе да sonraki геометриялык талдоо, робот дөңгөлөкlerinin бетe tutunmasının tek başına denetim пробlarının uygun ачыкlıkta kalmasını garanti etmediğini көрсөтөт.

Роботun оодарылууsi жана тайгаланууsı кантип талдоо edildi?

Изилдөөчүлөр төмөн ылдамдык жана жарым-статикалык koşullar altında üç ana başarжылуулукzlık durumunu баалуулукlendirmiştir:

• Boyuna оодарылуу,
• Enine оодарылуу,
• Yüzey üzerinde тайгалануу.

Модельde магнит күчinin бетe normal doğrultuda etkidiği жана жанамаsel bмененşeninin ihmal edмененbмененceği kabul edilmiştir. Роботun инерцияsel жана жогорку ылдамдыктагы dinamik etkмененri statik талдооde hesaba катууlmamıştır.

Kайmайı тоскоолдукlemek үчүн bir сфералык дөңгөлөк başına gerekli жабышуу күчү булакta:

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

şeklinde диагнозmlanmaktadır. Burada \(G\) робот торırlığını, \(F_g\) жүкün торırlığını, \(\mu\) сүрүлүү коэффициентиnı, \(k\) коопсуздук коэффициентиnı жана \(\альфа\) бет эңкейүү бурчуnı temsil etmektedir.

Hesaplarda kullanılan негизги маанилер:

Boyuna оодарылуу, туурасынан оодарылуу жана тайгалануу koşulları бирге karşılaştırıldığında en kritik durumun тайгалануу болгону bulunmuştur. Tek дөңгөлөк үчүн minimum gerekli магниттик күч бет açжылуулукyla önce жүкselmiş, sonra azalmış жана α = 22°'de 75,73 N менен maksimuma ulaşmıştır.

Halbach магниттик контурsi эмне үчүн seçildi?

Изилдөөчүлөр üç ар башка магниттелүү düzenini ANSYS 24 R1 Maxwell kullanarak karşılaştırmıştır. Birinci düzen Halbach тизеisi, ikinci düzen айnı магниттелүү багытыne sahip магнитlar, üçüncü düzen болсо komşu магнитların ters yönlü болгону түзүмdır.

Bütün düzenlerde аба аралыгы büyüdükçe магниттик жабышуу күчү азайган. Aynı магнит boyutu жана материалsi koşulunda Halbach түзүмsı бардык incelenen аба aralıklarında en жогорку жабышуу күчүni sторlamış жана прототип үчүн bu düzen seçilmiştir.

Kalıcı магнит материалsi NdFeB-N52'dir. Mıknatıs ташууучу жана сфералык kabuk, магнит талаасыla өз ара аракеттенүүi sınırlamak жана түзүмsal бекемдик sторlamak amacıyla алюминийdan түзүмlmıştır.

Bir сфералык дөңгөлөк yeterli магниттик күчi üretiyor mu?

Tam дөңгөлөк үчүн түзүмlan магнит талаасы симуляцияunda toplam магниттик жабышуу күчү 98,547 N катары эсептелген. Bu баалуулук statik модельde bulunan 75,73 N maksimum tek-дөңгөлөк gereksiniminin üzerindedir.

Bu iki баалуулук түздөн-түз айnı өлчөө türü değildir: 75,73 N teorik minimum gereksinim, 98,547 N болсо магниттик симуляция çıktжылуулукdır. Булак өзүнчөca физикалык магнит тажрыйбаleri yaparak симуляция eğilimlerinin чыныгы өлчөөлөрle жалпы катары uyumlu болгонуnu көрсөтөт.

Hava aralığı эмне үчүн kritik?

Manyэтика дөңгөлөк менен болот бет arasındaki boşluk arttıkça жабышуу күчү azalır. Изилдөөda ар башка магнит контурleri болжол менен 3–6 mm aralığında karşılaştırılmış жана Halbach düzeninin en жогорку күчi koruduğu görülmüştür.

Bu жыйынтык бет eğriliğinin эмне үчүн yalnız геометриялык bir пробlem olmadığını ачыкlar. Tekerlek же магнит алып жүрүүчү бетi takip edemezse аба аралыгы büyür жана магниттик күч ылдамдыкla zайıflайabilir. C3bot'taki пассивдүү ыңгайлашуу mekanizmasının негизги işlevlerinden biri bu boşluğu төмөн tutmaktır.

Mıknatıs ташууучуsının izin маалыматlen dönüş açжылуулук эмне?

Булак Şekil 10'da ташууучуnın механикалык кыймыл чектери менен yeterli магниттик күчin korunabildiği daha geniş teorik açı aralığı бирге gösterilmektedir. İçbükey бет tarafında механикалык swing болжол менен 9°, сыртка томпок tarafta болжол менен −4° менен sınırlıdır. Manyэтика күчin 75,73 N eşiğinin üzerinde kaldığı hesaplanan sınırlar болсо болжол менен 18,9° жана −13,6°'dir.

Bu эмне үчүнle булак дизайнındaki механикалык кыймыл чектери үчүнde магниттик күчin statik gereksinimin üzerinde kaldığı sonucuna ulaşılmıştır.

Eğrilik радиусı менен ташууучу açжылуулук arasındaki ilişki эмне?

Küresel дөңгөлөк үчүнdeki магнит алып жүрүүчүnın бет eğriliğine uyumu şu геометриялык ilişkiyle модельlenmiştir:

\[ \varphi = \begin{cases} \arcsin\left(\frac{W/2}{R+D/2}\right), & \text{сыртка томпок бет}\\ \arcsin\left(\frac{W/2}{R-D/2}\right), & \text{ички ийри бет} \end{cases} \]

Burada \(R\) бет eğrilik радиусı, \(D\) сфералык kabuk çapı жана \(W\) ilgili геометриялык genişliktir. Eğrilik радиусı büyüdükçe gerekli swing бурчу küçülmektedir.

Модельin жанаrdiği механикалык sınırlar:

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

Bu маанилер роботun çıplak механикалык/tutunma kabiliyeti үчүнdir; denetim пробları eklendiğinde ар башка sınırlar ortайa çıkmaktadır.

Mekanik консольların dönmesi эмне үчүн өзүнчөca sınırlandırılıyor?

Робот eğri бетde dönerken yalnız магнит ташууучуları değil, sтор жана sol механикалык консольlar da дифференциалдык борбор çстадияsinde birbirlerine göre açı değiştirir. Изилдөөчүлөр bu консольun yerel бетe göre pitch бурчуnı \(\beta\) менен диагнозmlamıştır.

Модельde maksimum izin маалыматlen консоль pitch бурчу 10° катары sınırlandırılmıştır. Bu koşul altında maksimum магниттик tutunma korunurken роботun çalışabмененceği бет yarıçabının 136 mm'den küçük olmaması gerektiği эсептелген.

Denetim пробları eğrilik кубаттуулугуni эмне үчүн sınırlıyor?

C3bot altında toplam yedi электромагниттик ультраүндүү проб dört grup hâlinde yerleştirilmiştir. Prob merkezi менен металл бет arasındaki ачыкlık denetim doğruluğunu etkмененdiği үчүн булакta önerмененn maksimum проб boşluğu:

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

катары колдонулган.

Dışbükey bir бетde экологиялык кыймыл үчүн örnek ачыкlık bторıntжылуулук:

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

şeklinde маалыматlmiştir. Изилдөө, пробun merkezden uzaklığına bторlı катары dört проб grubunun ачыкlığını өзүнчө өзүнчө hesaplamıştır.

Булак metindeki жыйынтыктарa göre:

Bu жыйынтык pratik açıdan kritiktir: робот R=100–188 mm gibi sıkı eğriliklerde физикалык катары кыймыл eчыгымlse bменен, altına geniş bir сенсор тизеisi tагымldığında бардык пробların gerekli бет аралыкsini koruması mümkün olmайabilir.

Prototipin негизги өзгөчөlikleri nelerdir?

Gerçek прототипte DYNAMIXEL XM540-W270R актуаторleri колдонулган. Булакта motorun nominal айландыруучу моментu 6 Nm, maksimum айландыруучу моментu 10,2 Nm катары маалыматlmiştir.

Роботun toplam массаsi; проб, айdınlatma жана üst каптама dahil 7,5 kg'dır. STM32 tabanlı башкаруу картасы, otomatik коопсуздук kabloсуу sarma mekanizması жана зымсыз буйрук системаi колдонулган.

Булак үчүнdeki ар башка bölümlerde maksimum ылдамдык үчүн 0–6 m/dak жана 0–8 m/dak olmak üzere iki ар башка баалуулук маалыматlmektedir. Gerçek турбина талаа тестinde болсо болжол менен 6,5 m/dak кыймыл rapor edilmiştir.

Kaучuk каптоо tutunmайı кантип etkмененdi?

Tek магнитlı дөңгөлөк сүрүлүү тажрыйбаinde дөңгөлөк metal түтүкnun yan бетine yerleştirilmiştir. Kaучuk каптооlı durumda maksimum статикалык сүрүлүү күчү 0,48 kg, каптооsız durumda 0,18 kg катары өлчөнгөн.

Buna karşılık hesaplanan сүрүлүү katsайıları:

• Kaучuk каптооlı: 0,39
• Kaучuk каптооsız: 0,15

катары raporlanmıştır. Булак, maksimum статикалык сүрүлүү күчүnin каптоо менен болжол менен 2,6 kat arttığını белгилейт.

Düz duvarda робот кантип davrandı?

Dikey düzlem тестinde робот болжол менен 33 mm/s ылдамдыкla zikzak bir rota izlemiş жана бардык бетi болжол менен bir dakikada tamamlamıştır. Изилдөөчүлөр узунунан кыймыл, yanal кыймыл жана dönüş sırasında тайгалануу же оодарылуу gözlemediklerini bildirmiştir.

100–350 mm радиусlı түтүктөрda ne oldu?

Робот dış бетde R=100, 150 жана 350 mm, iç бетde болсо R=350 mm радиусlı metal түтүктөрda тест edilmiştir. Düz кыймылдарыn yanında түтүк çстадияsinde spiral кыймылler de uygulanmıştır.

150 mm радиусlı түтүкnun üst жана yan generatrisi boyunca сызыктуу кыймылlerde булак таблицасуу %100 başarı bildirmektedir. Булак dikişlerinin жогоркуliği болжол менен 3–7 mm arasında değişmiştir жана робот bunları ар башка yönlerden geçebilmiştir.

R=100 mm dış бет spiral тажрыйбаinde изилдөө, teorik 120 mm ички ийри minimum sınırın da ötesinde кыймылin mümkün болгонуnu көрсөтөт; бирок performans кемтиксууz değildir. Metinde bu koşul үчүн %80 başarı, bir өзүнчөlma жана bir тайгалануу olайı белгиленген. Bu жыйынтык daha küçük eğrilik радиусında контакт alanının azalması жана кыймыл багытыne karşı ek нормал күч bмененşenleriyle байланыштырылган.

Булак içi таблица notu: Tablo 4'te “Spiral motion (outer сууrface, R = 100 mm)” iki kez yazılmış жана sırasıyla %90 менен %80 başarı маалыматlmiştir. Hemen önceki metin 150 mm түтүкdaki spiral кыймылte bir өзүнчөlmadan söz ettiğinden ilk satırın ар башка bir радиусı temsil etmesi мүмкүн görünse de изилдөө bunu ачыкça düzeltmemektedir. Bu эмне үчүнle таблица этикаeti burada değiştirilmemiştir.

Paslı жана кир бетlerde кыймыл mümkün oldu mu?

R=350 mm түтүк тажрыйбаlerinde робот hem dış hem iç бетlerde çalıştırılmıştır. Dış бетde дат баскан metal жана болжол менен 2–5 mm булак dikişleri üzerinde кыймыл ишке ашырылган. Tablo 4 dış бет spiral кыймыл үчүн %100 başarı bildirmektedir.

İç бетde болсо bir тайгалануу olайı oluşmuştur. Изилдөөчүлөр bunu түтүкnun alt bölümünde biriken yoğun металл калдыктарların магниттик tutunmайı жана сүрүлүүyi azaltmasıyla ачыкlamaktadır.

Küresel дөңгөлөкte магнит alanı бардык дөңгөлөк çстадияsinde үзгүлтүксүз olmadığı үчүн metal бөлүкчөların салмакlı катары активдүү контакт bölgesinde toplandığı жана tekerleğin büжүк bölümünün daha temiz kalabildiği de изилдөөдө gözlemsel avantaj катары belirtilmektedir.

Роботun жүк tашып кетүүa кубаттуулугу ne kadar?

Dikey ferroмагниттик бетde робот iki sürüş motor grubuyla çekilirken ölçülen maksimum күч 166,3 N'dur. Изилдөөчүлөр bunun робот торırlığının болжол менен 2,2 катууna karşılık geldiğini белгилейт.

Kайnторın ар башка bölümlerinde bu кубаттуулук масса eşбаалуулукi катары 16,63 kg, 16,67 kg жана 16,6 kg biçimlerinde маалыматlmiştir. Bu эмне үчүнle en güжанаnilir түздөн-түз эксперименттик ifade 166,3 N ölçülen maksimum чыңалуу баалуулукidir.

Engel aşma кубаттуулугу эмне?

Deney bölümünde роботun түтүк iç жана dış бетlerinde болжол менен 2–7 mm жогоркуliğindeki тоскоолдукleri жана булак dikişlerini geçebildiği белгиленген. Özet de maksimum 7 mm баалуулукini kullanmaktadır.

Buna karşılık performans Tablo 5'i ультраүнik проб olmadan 8 mm, пробla 5 mm тоскоолдук aşma кубаттуулугу жанаrmektedir. Булак bu 7 mm жана 8/5 mm маанилерi arasındaki тажрыйба koşulu farkını өзүнчөntılı biçimde uzlaştırmamaktadır.

Güжанаnlik halatı ne işe yarıyor?

Роботun arбулчуңına bторlı коопсуздук арканы yalnız düşmeye karşı пассивдүү emniyet sторlamamaktadır. Deneyde робот 90° dikey бетe tutunurken halat elle çekмененrek yukarı жана aşторı кыймыл ettirilmiştir. Böylece güç же sürüş бузулууsında роботun elle коопсуз bölgeye alınabilmesi amaçlanmaktadır.

C3bot чыныгы bir өнөр жай tesiste denendi mi?

Eжанаt. Изилдөөчүлөр роботu Çin'in güneybatжылуулукndaki bir гидроэлектр станциясыinin Francis тибиндеги турбина импеллерında талаа тестine tabi tutmuştur.

İncelenen турбина импеллерı:

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

катары аныкталган. Yüzeyde pas, çizik жана кавитация зыянları bulunduğu belirtilmektedir.

Робот ters жана dikey бетlerde çalıştırılmış, ön жана arka камералар позицияны ырастоо үчүн kullanılmış жана булакta пробlar үчүн 0–1 mm бет кемтикu тереңдик ажыратылышы ifade edilmiştir. Роботun турбина калактардынı болжол менен 6,5 m/dak ылдамдыкla zikzak biçiminde taradığı жана изилдөөчүлөрın tam бет kapsaması elde ettiklerini bildirdiği belirtilmektedir.

Terminoloji notu: Saha uygulamasının ana metni пробları bir noktada “Magnetic Flux Leakage (MFL)” катары adlandırırken айnı Şekil 24'ün ачыкlaması “electromagnetic ультраүнic пробes” ifadesini kullanmaktadır. Булак bu сенсор adlandırma farkını ачыкlamadığından iki ifade tek bir сенсор tipiymiş gibi sessizce birleştirilmemiştir.

Изилдөө колдогон негизги жыйынтыктар

• İki serbestlik dereceli пассивдүү магнит алып жүрүүчү жана diferansiyel консоль түзүмsı физикалык прототипte uygulanmıştır.
• Halbach магниттик контурsi karşılaştırılan üç düzen үчүнde айnı аба аралыгыnda en жогорку жабышуу күчүni sторlamıştır.
• Tek дөңгөлөк үчүн statik модельde gerekli maksimum күч 75,73 N, tam дөңгөлөк симуляцияunda күч 98,547 N'dur.
• Робот 100–350 mm радиусlı тажрыйба бетlerinde кыймыл ettirilmiştir.
• R=100 mm gibi teorik дизайн sınırının ötesindeki sıkı eğrilikte кыймыл mümkün olmuş бирок өзүнчөlma жана тайгалануу olайları görülmüştür.
• Kaучuk каптоо ölçülen statik сүрүлүүyi belirgin biçimde artırmıştır.
• Dikey жүк тажрыйбаinde 166,3 N чыңалуу өлчөнгөн.
• Робот булак dikişleri жана birkaç milimetrelik бет тоскоолдукlerini aşabilmiştir.
• Gerçek bir hidroelektrik турбина импеллерında dikey жана ters бет талаа тестi ишке ашырылган.
• Pasif mekanizma бет uyumunu çok sайıda ilaжана активдүү eklem kullanmadan sторlайabilmektedir.

Изилдөө далилдебеген жыйынтыктар

• C3bot'un бардык үч өлчөмдүү metal түзүмlarda өзүнчөlmadan çalışacторı gösterilmemiştir.
• 100 mm радиусta %100 güжанаnilir изилдөө kanıtlanmamıştır.
• Tekerleklerin кыймыл eчыгымldiği minimum eğrilik, ультраүнik пробlarla güжанаnilir denetim түзүмlabмененcek minimum eğrilikle айnı değildir.
• Робот автономдуу маршрут пландооsı чыныгыleştirmemektedir; жогорку натыйжалуу орнотулган башкаргыч жана otonom planlama gelecek изилдөө катары белгиленген.
• Булак, бардык бет каптооları жана pas koşullarında айnı магниттик күчi garanti etmemektedir.
• 0–1 mm катары маалыматlen талаа кемтик derinliği çözünürlüğü бардык материал жана сенсор konfigürasyonları үчүн стадияnsel bir аныктоо performansı değildir.
• Gerçek талаа uygulaması tek bir турбина geometrisinin бардык өнөр жай түзүмlara жалпыlenebмененceğini göstermez.
• Изилдөө Түркия'deki tesisler же yerel тейлөө standartları үчүн валидация yapmamıştır.

Изилдөөнүн ыкмасы жана жыйынтыктары

Изилдөөнүн mühendislik иш агымы

Изилдөө birbirini takip eden beş валидация катмарı kullanmaktadır:

1. Değişken eğrilikli бет пробlemine uygun механикалык робот архитектурасыnin tasarlanması,
2. Kайma жана оодарылуу үчүн statik күч модельinin kurulması,
3. Halbach жана alternatif магниттик контурlerin ANSYS Maxwell менен салыштырылышы,
4. Eğrilik, магнит swing бурчу, механикалык консоль pitch бурчу жана проб ачыкlığının геометриялык модельlenmesi,
5. Prototipin лаборатория жана чыныгы турбина ortamında эксперименттик катары sınanması.

Робот архитектурасы

Робот boyutları үчүн булакta кайсы маанилер var?

Булакта tek bir tutarlı dış boyut seti жок:

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

Bu farkların прототип revizyonu, өлчөө диагнозmı же yazım farkından булакlanıp булакlanmadığı түшүндүрүлгөн эмес. Bu эмне үчүнle bir set “doğru баалуулук” катары seçilmemiştir.

Manyэтика контур симуляцияu

Manyэтика модель ANSYS 24 R1 Maxwell ortamında kurulmuştur. Halbach тизеisi менен iki alternatif магниттелүү düzeni салыштырылган. Hava aralığı arttıkça бардык düzenlerde күч düşmüş, Halbach düzeni en жогорку күчi sторlamıştır.

Tam сфералык tekerleğin симуляцияunda магнит талаасы бетe bakan bölgede yoğunlaşmış; жанамаsel bмененşenlerin simetrik түзүмsı эмне үчүнiyle büжүк ölçüde birbirini демпфирлөөlediği жана net күчin esas катары бет normaline yöneldiği gösterilmiştir.

Simülasyondaki net жабышуу күчү 98,547 N'dur.

Fiziksel магниттик тест

Mıknatıs ташууучуsının açжылуулук değiştirмененrek жабышуу күчү эксперименттик катары ölçülmüş жана her nokta үчүн üç өлчөөün орточоsı колдонулган. Kайnторın bir bölümünde өлчөө–симуляция farkının болжол менен %2 болгону belirtilirken тажрыйба bölümünde натыйжаларыn симуляцияun %10 ката sınırı үчүнde kaldığı yazmaktadır. Bu iki ifade айnı ката metriğinin ар башка кыскачаi olup olmadığı түшүндүрүлгөн эмес.

Sürtünme тажрыйбаi

Tek магнитlı дөңгөлөк metal түтүк üzerinde тест edilmiştir. Üst бетde айırma күчi 1,45 kg, дөңгөлөк торırlığı 0,23 kg катары ölçülmüş жана болжол менен 1,22 kg etkili магниттик tutunma эсептелген.

Yan бет сүрүлүү тажрыйбаinde резина каптамаnın сүрүлүү коэффициентиnı 0,15'ten 0,39'a жүкselttiği raporlanmıştır.

Kontrollü eğri бет тажрыйбаleri

Deneylerde düz dikey duvar, R=100 mm, R=150 mm жана R=350 mm dış бетler менен R=350 mm iç бет колдонулган. Hareket modları сызыктуу, туурасынан, dönüş жана spiral кыймылдары içermektedir.

Булак Tablo 4'ün başlığı başarı катышlarını “10 trials” катары диагнозmlarken айnı bölümün metni натыйжаларыn “fiжана repeated trials” üzerinden кыскачаlendiğini söylemektedir. Deney кайталоо саны үчүн bu iki ifade birbirine uymamaktadır.

Denetim пробlarının геометриялык талдоосу

Yedi электромагниттик ультраүндүү пробun dört grup hâlindeki жайгашууu эмне үчүнiyle her grubun беттик боштук ар башкаdır. Eğrilik küçüldükçe робот merkezinden uzak проб gruplarında бетden uzaklaşma artmaktadır.

Bu талдоо, роботun механикалык tırmanma кубаттуулугу менен чыныгы denetim сенсорунn изилдөө кубаттуулугуnin өзүнчө баалуулукlendirilmesi gerektiğini көрсөтөт. Булак metnindeki en чектөөlайıcı окel жыйынтыктар сыртка томпок бетde 990 mm жана ички ийри бетde 1357 mm'dir.

Yük жана тоскоолдук тестleri

Dikey жүк тестinde 166,3 N maksimum чыңалуу kайdedilmiştir. Булак bunu робот торırlığının болжол менен 2,2 катуу катары баалооktedir.

Boru iç жана dış бетlerinde 2–7 mm тоскоолдук жана булак dikişleri başarıyla geçilmiştir. Performans таблицасуу өзүнчөca проб yokken 8 mm жана проб tагымlıyken 5 mm тоскоолдук кубаттуулугу rapor etmektedir.

Saha валидацияsı

Робот чыныгы bir Francis турбина импеллерında камера жана контакт/электромагниттик denetim системаiyle колдонулган. Pas, çizik жана кавитация кемтиктерının bulunduğu бетlerde ters жана dikey кыймыл ишке ашырылган.

Булак, роботun болжол менен 6,5 m/dak ылдамдыкla zikzak tarama yaptığını жана турбина калагы бетinin tam kapsamasını sторladığını bildirmektedir. Bu талаа тажрыйбаi изилдөөyı yalnız лаборатория прототипinden айıran маанилүү bir валидация катмарıdır.

Изилдөөнүн негизги чектөөлөрү

Birinci чектөө, statik модельde жогорку ылдамдыктагы dinamik жана инерцияsel etkмененrin ihmal edilmesidir. Kайma жана оодарылуу denklemleri жарым-статикалык изилдөө божомолına dайanmaktadır.

İkinci чектөө сенсор geometrisidir. Mekanik робот 100–188 mm деңгээлindeki eğriliklere yaklaşabilse bменен geniş проб тизеisi çok daha büжүк minimum радиус gerektirebilir.

Üçüncü чектөө, R=100 mm gibi çok sıkı eğriliklerde %100 başarı sторlanmamasıdır. Bu koşullarda өзүнчөlma жана тайгалануу gözlenmiştir.

Dördüncü чектөө otonomidir. Mevcut изилдөө негизги катары механикалык uyum, tutunma жана талаа uygulanabilirliğine фокусlanmaktadır. Yüksek performanslı yerlбосого bilgisайar, автономдуу маршрут пландоо жана heterojen бетler arasında үзгүлтүксүз өтүү gelecek изилдөө катары bırагымlmıştır.

Beşinci чектөө булак үчүнdeki performans parametrelerinin bazı bölümlerde tutarsız маалыматlmesidir. Boyut, ылдамдык, жүк кубаттуулугу, проб eğrilik этикаetleri, тажрыйба кайталоо саны жана bazı тоскоолдук маанилерi tek bir сандык set hâlinde tam катары uyuşmamaktadır.

Булак жана ыкма эскертүүсү

Толук оригиналдуу изилдөө аталышы: C3bot: A Climbing Робот for 3D Variable-Curvature Structures

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

Авторлордун тартиби: Булакта маалыматlen sıra айnen korunmuştur.

Жооптуу авторлор: Jianjun Yuan жана Zhengtao Hu.

Eş birinci/eş katkı: Булакта eş birinci же eş katkı beyanı belirtilmemiştir.

Мекемелер:

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

Журнал: Machines.

Басмакана: MDPI, Basel, Switzerland.

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

DOI: 10.3390/machines14050492.

Булак түрү жана рецензентlik durumu: Hakemli özgün изилдөө makalesi (Article).

Жөнөтүлгөн: 10 Mart 2026.

Ревизия: 11 Nisan 2026.

Кабыл алуу: 21 Nisan 2026.

Жарыялануу: 28 Nisan 2026.

Лицензия: Creatiжана Commons Attribution (CC BY).

Каржылоо: Авторлор изилдөөnın dış каржылоо almadığını belirtmiştir.

Маалымат жеткиликтүүлүгү: Verмененrin изилдөө үчүнde yer aldığı белгиленген.

Ek materyal: Video S1: Climbing Робот Experiment.

Кызыкчылыктар кагылышы: Авторлор кызыкчылыктар кагылышы olmadığını beyan etmiştir.

Автордук салымдар: Kavramsallaştırma M.W. жана J.Y.; ыкма M.W. жана Y.X.; yazılım M.W. жана Y.X.; валидация M.W., Y.X. жана Z.G.; biçimsel талдоо M.W. жана Z.G.; изилдөө M.W., Y.X. жана Z.H.; булакlar M.W., J.Y., S.B. жана Z.H.; маалымат катып жетилүүasyonu Z.G.; ilk taslak M.W., Y.X. жана Z.G.; gözden geçirme/düzenleme M.W., Z.G., J.Y., S.B. жана Z.H.; görselleştirme Z.G.; denetim J.Y., S.B. жана Z.H.; proje yönetimi M.W., J.Y., S.B. жана Z.H.

Önceki изилдөө ilişkisi: Макала, “Design and Validation of a Climbing Робот via Passiжана Wheel Compliance” başlıklı 2025 IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems konferans изилдөөsının gözden geçirilmiş жана genişletilmiş sürümüdür. Mevcut makalede робот дизайнı, магниттик tutunma mekanizması, eğri бет kiнымдуулукatiği жана эксперименттик валидация genişletilmiştir.

Konferans tarihi notu: Макалаnin Acknowledgments bölümü önceki konferansı 24–26 Ekim 2025 катары belirtirken булакça [30] айnı konferans bildirisi үчүн 17–19 Ekim 2025 tarihini жанаrmektedir. Булак bu farkı ачыкlamamaktadır.

Расмий жарыя жазуусу: MDPI Machines, Volume 14, Isсууe 5, Article 492; DOI 10.3390/machines14050492.

Bu Verianla içeriğindeki bilimsel ачыкlamalar yalnızca incelenen изилдөөнүн механикалык дизайнı, matematiksel модельleri, магниттик симуляцияları, лаборатория тажрыйбаleri жана талаа валидацияsına dайanmaktadır. Dış булак yalnız bibliyoграф идентификация жана расмий yайın kайdını валидацияk үчүн kullanılmış; ana bilimsel içeriğe dışarıdan тажрыйба, istatistik же mekanizma eklenmemiştir.

Булак içi tutarlılık notları: (1) Робот dış boyutları 312 × 210 × 176 mm, 320 × 230 × 180 mm жана 315 × 210 × 176 mm olmak üzere üç ар башка biçimde маалыматlmiştir. (2) Hareket ылдамдыкı 0–6 m/dak жана 0–8 m/dak катары iki ар башка aralıkta rapor edilmiş; талаа тажрыйбаinde болжол менен 6,5 m/dak колдонулган. (3) Yük кубаттуулугу 16,63 kg, 16,67 kg жана 16,6 kg катары ар башка biçimlerde yazılmış; түздөн-түз эксперименттик maksimum чыңалуу 166,3 N'dur. (4) Bölüm 5.3 metni проб tагымlı система үчүн сыртка томпок R=990 mm жана ички ийри R=1357 mm sınırını маалыматrken Tablo 5 bu iki бет этикаetini ters көрсөтөт. (5) Tablo 4'te R=100 mm dış бет spiral кыймыл iki kez жана ар башка başarı катышlarıyla yer almaktadır; çстадия metni bunlardan birinin R=150 mm koşuluyla ilişkili olabмененceğini düşündürse de таблица sessizce düzeltilmemiştir. (6) Aynı bölüm metni beş tekrardan söz ederken Tablo 4 başlığı on deнымдуулукe yazmaktadır. (7) Engel aşma sonucu кыскача жана тажрыйба metninde 7 mm'ye kadar, Tablo 5'te проб olmadan 8 mm жана пробla 5 mm катары маалыматlmiştir. (8) Mıknatıs açı тажрыйбаindeki симуляция–өлчөө farkı bir yerde %2, başka bir yerde %10 sınırı үчүнde катары ifade edilmiştir. (9) Saha bölümünde сенсорler bir yerde MFL пробları, Şekil 24 ачыкlamasında электромагниттик ультраүндүү пробlar катары adlandırılmıştır. Bu ар башкаlıkların hiçbiri изилдөө dışında божомолla giderilmemiştir.

Изилдөөnın mevcut kanıt деңгээлi, C3bot'un пассивдүү магниттик жана механикалык uyum mekanizmasının çeşitli eğrilikli болот бетlerde çalışabildiğini жана чыныгы bir турбина ortamında denetim ташууучуsı катары kullanılabildiğini колдойт. Buna karşılık çok daha karmaşık бет өтүүleri, tam автономдуу маршрут пландоо, сенсор geometrisinin sıkı eğriliklerde iyмененştirilmesi жана uzun döнымдуулук өнөр жай güжанаnilirlik үчүн ek валидация керек.