Ushbu tadqiqot quvurlar, turbina parraklari va shunga o‘xshash uch o‘lchamli metall yuzalarda egrilik uzluksiz o‘zgarib turganida yuzaga yopishib harakatlana oladigan C3bot nomli to‘rt g‘ildirakli magnitli tirmashuvchi robotni ishlab chiqadi. Tizim sferik g‘ildiraklar, ikki passiv aylanish erkinlik darajasiga ega magnit tashuvchilar, ikki mexanik konsolni bog‘lovchi differensial markaz va Halbach tartibidagi doimiy magnit zanjirini birlashtiradi. Nazariy hisoblarda xavfsizlik koeffitsiyenti 1,5 bo‘lganda bitta g‘ildirak uchun zarur eng yuqori magnit yopishish kuchi 75,73 N bo‘lgan, to‘liq sferik g‘ildirak magnit simulyatsiyasi esa 98,547 N ni hosil qilgan. Fizik prototip tekis, botiq va qavariq metall yuzalarda sinovdan o‘tkazilgan; 100–350 mm radiusli quvurlarda harakat, 2–7 mm oralig‘idagi to‘siqlardan o‘tish va 166,3 N vertikal yuk sinovi bajarilgan. Biroq robotning shunchaki harakatlana olishi uchun eng kichik ishonchli ish radiusi bilan undagi nazorat zondlari zarur yuzaviy tirqishni saqlashi uchun talab etiladigan radius bir xil emas.

Tadqiqotning asosiy yangiligi yuzaning egriligini kuzatish uchun har bir g‘ildirakka qo‘shimcha motor o‘rnatish o‘rniga magnit kuchining o‘zidan foydalanadigan passiv moslashuv mexanizmidan foydalanishidir. Sferik g‘ildirak ichidagi magnit tashuvchi yuzaning mahalliy normal yo‘nalishiga nisbatan ikki o‘q bo‘ylab erkin aylana oladi; robotning ikki konsoli esa differensial markaz orqali bir-biriga nisbatan burchagini o‘zgartira oladi. Shu tariqa to‘rt g‘ildirakning turli kontakt sharoitlariga mexanik moslashishi ko‘zda tutilgan.

Halbach tartibidagi NdFeB-N52 magnitlar magnit maydonni asosan ishchi yuza tomonida jamlaydi. Manba tadqiqotida bir xil havo tirqishida taqqoslangan uch magnit zanjir orasida Halbach tartibi eng yuqori yopishish kuchini bergan. Bundan tashqari, taklif etilgan sferik magnit g‘ildirakning bir xil hajmli taqqoslashda an’anaviy magnit g‘ildirakka nisbatan massasi 3562 g dan 755 g gacha kamaytirilgani va bu taxminan %79 massa kamayishi degani ekani xabar qilingan.

Robotning mexanik jihatdan egri yuzaga yopisha olishi bilan ultratovushli nazorat zondlarining to‘g‘ri ish masofasida qolishi alohida ko‘rilishi kerak. Magnit tashuvchi modeli zond bo‘lmaganda taxminan 120 mm botiq va 188 mm qavariq minimal egrilik radiuslarini beradi. Biroq yetti zondning yuzadan tavsiya etilgan ko‘pi bilan 1,5 mm tirqishni saqlashi talab qilinganda, manba matnidagi geometrik tahlil o‘q bo‘ylab harakatda qavariq yuza uchun 990 mm, botiq yuza uchun 1357 mm chegarasigacha chiqadi.

Turkiya nuqtayi nazaridan tadqiqot elektr stansiyasi turbinalari, po‘lat quvurlar, saqlash rezervuarlari, kemasozlik konstruksiyalari va shunga o‘xshash ferromagnit sanoat yuzalarini robotik tekshirish uchun bevosita muhandislik ahamiyatiga ega. Biroq tadqiqot Turkiyadagi biror obyekt, quvur standarti yoki dala sharoitida tasdiqlanmagan. Yuzaki qoplama, zang qalinligi, geometrik birikmalar, payvand choklari, sensor turi va xavfsizlik tartib-qoidalari haqiqiy qo‘llashdan oldin tegishli obyektga mos ravishda alohida tekshirilishi kerak.

C3bot qaysi muammoni hal qilish uchun ishlab chiqilgan?

Quvurlar, saqlash rezervuarlari, kema korpuslari va turbina parraklari kabi yirik metall konstruksiyalarda yuza geometriyasi ko‘pincha tekis bo‘lmaydi. Qavariq, botiq va uch o‘lchamli egri yuzalar orasida o‘tishlar bo‘lishi mumkin. Qattiq shassili an’anaviy magnit robotlarda g‘ildiraklarning bir-biriga nisbatan joylashuvi o‘zgarmagani sababli kuchli egrilik o‘zgarishlarida ayrim g‘ildiraklar yuzadan uzoqlashishi mumkin; kontakt tirqishi kattalashgani sayin magnit kuch kamayadi va robot tiqilib qolishi yoki ajralib ketishi mumkin.

Faol moslashuv mexanizmlari bu muammoni qo‘shimcha motorlar bilan hal qilishi mumkin. Buning evaziga esa ko‘proq aktuator, massa, hajm va boshqaruv murakkabligi talab etiladi. C3bot yondashuvi yuzaning egriligiga mexanik moslashadigan passiv sferik magnit g‘ildirak va passiv differensial konsol tuzilmasidan foydalanishdir.

Sferik magnit g‘ildirak nima uchun silindrsimon g‘ildirakdan farq qiladi?

Silindrsimon g‘ildirak egri yuzaga tegsa, kontakt nuqtasi g‘ildirak markaziy chizig‘iga nisbatan o‘zgarishi va yuza normalidan keladigan kuch robot korpusida qo‘shimcha moment hosil qilishi mumkin. Sferik yuzada esa mahalliy kontakt normali bilan shar markazi o‘rtasidagi geometrik munosabat qulayroq. Shu sababli tadqiqotchilar mahalliy egrilik radiusi kichikroq bo‘lgan sferik g‘ildirakdan foydalanib, kontakt nuqtasidagi qo‘shimcha momentlarni kamaytirishni maqsad qilgan.

Sferik qobiq ichidagi magnit tashuvchi ikki passiv aylanish erkinlik darajasiga ega. Ulardan biri g‘ildirak o‘qi bo‘ylab, ikkinchisi esa unga perpendikulyar yo‘nalishda. Magnit guruhi yuzaga tegish sharoitiga qarab o‘z-o‘zidan yo‘naladi.

Differensial markaz nima vazifa bajaradi?

Robotning o‘ng va chap tomonidagi ikki mexanik konsol markazda differensial mexanizm bilan bog‘langan. Uch o‘lchamli yuzada to‘rt g‘ildirakning kontakt balandliklari bir xil bo‘lmasa, ikki konsol bir-biriga nisbatan aylanishi mumkin. Shu tariqa shassi mutlaqo qattiq qolishi o‘rniga g‘ildirak juftlarining yuza geometriyasiga moslashishi ko‘zda tutiladi.

Bu xususiyat robot ostida olib yuriladigan nazorat qurilmalarining yuzaga yaqinligini saqlashga ham yordam beradi. Biroq keyingi geometrik tahlil robot g‘ildiraklarining yuzaga yopishishi o‘z-o‘zidan nazorat zondlarining mos tirqishda qolishini kafolatlamasligini ko‘rsatadi.

Robotning ag‘darilishi va sirpanishi qanday tahlil qilindi?

Tadqiqotchilar past tezlik va yarim statik sharoitlarda uchta asosiy nosozlik holatini baholagan:

• Bo‘ylama ag‘darilish,
• Ko‘ndalang ag‘darilish,
• Yuza bo‘ylab sirpanish.

Modelda magnit kuch yuzaga normal yo‘nalishda ta’sir qiladi va uning tangensial tarkibiy qismini e’tiborsiz qoldirish mumkin deb qabul qilingan. Robotning inertsiya va yuqori tezlikdagi dinamik ta’sirlari statik tahlilga kiritilmagan.

Sirpanishni oldini olish uchun bitta sferik g‘ildirakka zarur yopishish kuchi manbada:

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

tarzida aniqlangan. Bu yerda \(G\) robot og‘irligini, \(F_g\) yuk og‘irligini, \(\mu\) ishqalanish koeffitsiyentini, \(k\) xavfsizlik koeffitsiyentini va \(\alpha\) yuza qiyalik burchagini ifodalaydi.

Hisoblarda ishlatilgan asosiy qiymatlar:

Bo‘ylama ag‘darilish, ko‘ndalang ag‘darilish va sirpanish shartlari birgalikda taqqoslanganda eng kritik holat sirpanish ekani aniqlangan. Bitta g‘ildirak uchun zarur minimal magnit kuch yuza burchagi oshishi bilan avval ko‘payib, keyin kamaygan va α = 22° da 75,73 N bilan maksimumga yetgan.

Nima uchun Halbach magnit zanjiri tanlandi?

Tadqiqotchilar ANSYS 24 R1 Maxwell yordamida uch xil magnitlanish tartibini taqqoslagan. Birinchi tartib Halbach massivi, ikkinchisi magnitlanish yo‘nalishi bir xil bo‘lgan magnitlar, uchinchisi esa qo‘shni magnitlari qarama-qarshi yo‘nalgan tuzilma.

Barcha tartiblarda havo tirqishi kattalashgani sayin magnit yopishish kuchi kamaygan. Magnit o‘lchami va materiali bir xil bo‘lgan sharoitda Halbach tuzilmasi tekshirilgan barcha havo tirqishlarida eng yuqori yopishish kuchini ta’minlagan va prototip uchun shu tartib tanlangan.

Doimiy magnit materiali NdFeB-N52dir. Magnit tashuvchi va sferik qobiq magnit maydon bilan o‘zaro ta’sirni cheklash va konstruktiv mustahkamlikni ta’minlash uchun alyuminiydan tayyorlangan.

Bitta sferik g‘ildirak yetarli magnit kuch hosil qiladimi?

To‘liq g‘ildirak uchun magnit maydon simulyatsiyasida umumiy magnit yopishish kuchi 98,547 N deb hisoblangan. Bu qiymat statik modelda aniqlangan 75,73 N maksimal bitta g‘ildirak talabidan yuqori.

Bu ikki qiymat bevosita bir xil o‘lchov turi emas: 75,73 N nazariy minimal talab, 98,547 N esa magnit simulyatsiya chiqishidir. Manba, shuningdek, fizik magnit tajribalarini o‘tkazib, simulyatsiya tendensiyalari haqiqiy o‘lchovlar bilan umuman mos kelishini ko‘rsatgan.

Havo tirqishi nima uchun muhim?

Magnit g‘ildirak bilan po‘lat yuza orasidagi bo‘shliq oshgani sayin yopishish kuchi kamayadi. Tadqiqotda turli magnit zanjirlar taxminan 3–6 mm oraliqda taqqoslangan va Halbach tartibi eng yuqori kuchni saqlab qolgan.

Bu natija yuza egriligi nima uchun faqat geometrik muammo emasligini tushuntiradi. G‘ildirak yoki magnit tashuvchi yuzani kuzata olmasa, havo tirqishi kattalashadi va magnit kuch tez zaiflashishi mumkin. C3bot dagi passiv moslashuv mexanizmining asosiy vazifalaridan biri shu tirqishni kichik saqlashdir.

Magnit tashuvchining ruxsat etilgan aylanish burchagi qancha?

Manbaning 10-rasmida tashuvchining mexanik harakat chegaralari bilan yetarli magnit kuch saqlanadigan kengroq nazariy burchak oralig‘i birga ko‘rsatilgan. Botiq yuza tomonida mexanik swing taxminan 9°, qavariq tomonda esa taxminan −4° bilan cheklangan. Magnit kuch 75,73 N chegarasidan yuqori qoladigan hisoblangan chegaralar esa taxminan 18,9° va −13,6°dir.

Shu sababli manba dizaynidagi mexanik harakat chegaralari ichida magnit kuch statik talabdan yuqori qoladi degan xulosaga kelinadi.

Egrilik radiusi bilan tashuvchi burchagi o‘rtasidagi bog‘lanish qanday?

Sferik g‘ildirak ichidagi magnit tashuvchining yuza egriligiga moslashuvi quyidagi geometrik munosabat bilan modellashtirilgan:

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

Bu yerda \(R\) yuza egrilik radiusi, \(D\) sferik qobiq diametri va \(W\) tegishli geometrik kenglikdir. Egrilik radiusi kattalashgani sayin zarur swing burchagi kichrayadi.

Model bergan mexanik chegaralar:

• Botiq yuza: minimal R = 120 mm,
• Qavariq yuza: minimal R = 188 mm.

Bu qiymatlar robotning yalang‘och mexanik/yopishish qobiliyati uchundir; nazorat zondlari qo‘shilganda boshqa chegaralar paydo bo‘ladi.

Mexanik konsollarning aylanishi nima uchun alohida cheklanadi?

Robot egri yuzada aylanganda nafaqat magnit tashuvchilar, balki o‘ng va chap mexanik konsollar ham differensial markaz atrofida bir-biriga nisbatan burchagini o‘zgartiradi. Tadqiqotchilar ushbu konsolning mahalliy yuzaga nisbatan pitch burchagini \(\beta\) bilan belgilagan.

Modelda maksimal ruxsat etilgan konsol pitch burchagi 10° bilan cheklangan. Bu sharoitda maksimal magnit yopishish saqlanarkan, robot ishlashi mumkin bo‘lgan yuza radiusi 136 mm dan kichik bo‘lmasligi kerakligi hisoblangan.

Nazorat zondlari nima uchun egrilik imkoniyatini cheklaydi?

C3bot ostida jami yetti elektromagnit ultratovushli zond to‘rt guruh qilib joylashtirilgan. Zond markazi bilan metall yuza orasidagi tirqish nazorat aniqligiga ta’sir qilgani sababli manbada tavsiya etilgan maksimal zond bo‘shlig‘i:

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

sifatida ishlatilgan.

Qavariq yuzada aylana yo‘nalishidagi harakat uchun namunaviy tirqish munosabati:

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

tarzida berilgan. Tadqiqot zondning markazdan uzoqligiga qarab to‘rt zond guruhining tirqishini alohida hisoblagan.

Manba matnidagi natijalarga ko‘ra:

Bu natija amaliy jihatdan muhim: robot R=100–188 mm kabi keskin egriliklarda jismonan harakatlana olsa ham, ostiga keng sensor massivi o‘rnatilganda barcha zondlarning zarur yuza masofasini saqlashi mumkin bo‘lmasligi mumkin.

Prototipning asosiy xususiyatlari nimalar?

Haqiqiy prototipda DYNAMIXEL XM540-W270R aktuatorlari ishlatilgan. Manbada motorning nominal momenti 6 Nm, maksimum torku 10,2 Nm deb berilgan.

Robotning umumiy massasi, zond, yoritish va yuqori qopqoq bilan birga 7,5 kgdir. STM32 asosidagi boshqaruv platasidan, avtomatik xavfsizlik trosini o‘rash mexanizmidan va simsiz buyruq tizimidan foydalanilgan.

Manbaning turli bo‘limlarida maksimal tezlik uchun 0–6 m/min va 0–8 m/min kabi ikki xil qiymat berilgan. Haqiqiy turbina dala sinovida esa taxminan 6,5 m/min harakat xabar qilingan.

Rezina qoplama yopishishni qanday o‘zgartirdi?

Bitta magnitli g‘ildirakning ishqalanish tajribasida g‘ildirak metall quvurning yon yuzasiga joylashtirilgan. Rezina qoplamali holatda maksimal statik ishqalanish kuchi 0,48 kg, qoplamasiz holatda 0,18 kg deb o‘lchangan.

Bunga qarshi hisoblangan ishqalanish koeffitsiyentlari:

• Rezina qoplamali: 0,39
• Rezina qoplamasiz: 0,15

deb xabar qilingan. Manba maksimal statik ishqalanish kuchi qoplama bilan taxminan 2,6 baravar oshganini bildiradi.

Robot tekis devorda qanday harakat qildi?

Vertikal tekislik sinovida robot taxminan 33 mm/s tezlikda zigzag yo‘l bo‘ylab harakatlanib, butun yuzani taxminan bir daqiqada tugatgan. Tadqiqotchilar bo‘ylama harakat, yonlama harakat va burilish paytida sirpanish yoki ag‘darilish kuzatilmaganini bildirgan.

100–350 mm radiusli quvurlarda nima kuzatildi?

Robot tashqi yuzada R=100, 150 va 350 mm, ichki yuzada esa R=350 mm radiusli metall quvurlarda sinovdan o‘tkazilgan. To‘g‘ri harakatlardan tashqari quvur atrofida spiral harakatlar ham bajarilgan.

150 mm radiusli quvurning yuqori va yon generatrisi bo‘ylab to‘g‘ri harakatlarda manba jadvali %100 muvaffaqiyatni bildiradi. Payvand choklarining balandligi taxminan 3–7 mm oralig‘ida bo‘lgan va robot ulardan turli yo‘nalishlarda o‘ta olgan.

R=100 mm tashqi yuza spiral tajribasida tadqiqot nazariy 120 mm botiq minimal chegaradan ham kichik radiusda harakat mumkinligini ko‘rsatgan; biroq ishlash mukammal bo‘lmagan. Matnda bu sharoit uchun %80 muvaffaqiyat, bitta ajralish va bitta sirpanish hodisasi qayd etilgan. Bu natija kichikroq egrilik radiusida kontakt maydonining kamayishi va harakat yo‘nalishiga qarshi qo‘shimcha normal kuch komponentlari bilan bog‘langan.

Manba ichidagi jadval eslatmasi: 4-jadvalda “Spiral motion (outer surface, R = 100 mm)” ikki marta yozilgan va mos ravishda %90 hamda %80 muvaffaqiyat berilgan. Bevosita oldingi matn 150 mm quvurdagi spiral harakatda bir ajralish haqida gapirgani sababli birinchi qator boshqa radiusni anglatishi mumkin, biroq tadqiqot buni ochiq tuzatmagan. Shu sababli jadval yorlig‘i bu yerda o‘zgartirilmagan.

Zanglagan va iflos yuzalarda harakat mumkin bo‘ldimi?

R=350 mm quvur tajribalarida robot ham tashqi, ham ichki yuzalarda ishlatilgan. Tashqi yuzada zanglagan metall va taxminan 2–5 mm payvand choklari ustidan harakat bajarilgan. 4-jadval tashqi yuza spiral harakati uchun %100 muvaffaqiyat bildiradi.

Ichki yuzada esa bitta sirpanish hodisasi yuz bergan. Tadqiqotchilar buni quvurning pastki qismida to‘plangan zich metall qoldiqlari magnit yopishish va ishqalanishni kamaytirgani bilan izohlaydi.

Sferik g‘ildirakda magnit maydon butun g‘ildirak atrofi bo‘ylab uzluksiz bo‘lmagani sababli metall zarrachalar asosan faol kontakt hududida to‘plangani va g‘ildirakning katta qismi tozaroq qolishi mumkinligi ham tadqiqotda kuzatuv afzalligi sifatida qayd etilgan.

Robotning yuk ko‘tarish qobiliyati qancha?

Vertikal ferromagnit yuzada robot ikki yuritma motor guruhi bilan tortilganda o‘lchangan maksimal kuch 166,3 Ndir. Tadqiqotchilar bu robot og‘irligining taxminan 2,2 baravariga tengligini bildiradi.

Manbaning turli bo‘limlarida bu sig‘im massa ekvivalenti sifatida 16,63 kg, 16,67 kg va 16,6 kg tarzida berilgan. Shu sababli eng ishonchli bevosita tajribaviy ifoda 166,3 N o‘lchangan maksimal tortish kuchi qiymatidir.

To‘siqdan o‘tish qobiliyati qancha?

Tajriba bo‘limida robot quvurning ichki va tashqi yuzalarida taxminan 2–7 mm balandlikdagi to‘siqlar va payvand choklaridan o‘ta olgani aytilgan. Annotatsiya ham maksimal 7 mm qiymatini ishlatadi.

Bunga qarshi ishlash 5-jadvali ultratovush zondisiz 8 mm, zond bilan 5 mm to‘siqdan o‘tish qobiliyatini beradi. Manba 7 mm va 8/5 mm qiymatlari orasidagi tajriba sharoiti farqini batafsil muvofiqlashtirmaydi.

Xavfsizlik trosi nima vazifa bajaradi?

Robot orqasiga ulangan xavfsizlik trosi faqat yiqilishga qarshi passiv himoya bermaydi. Tajribada robot 90° vertikal yuzaga yopishib turganda tros qo‘lda tortilib, yuqoriga va pastga harakatlantirilgan. Shu tariqa quvvat yoki yuritma nosozligida robotni qo‘lda xavfsiz hududga qaytarish ko‘zda tutilgan.

C3bot haqiqiy sanoat obyektida sinovdan o‘tkazildimi?

Ha. Tadqiqotchilar robotni Xitoyning janubi-g‘arbidagi gidroelektr stansiyasining Francis turidagi turbina g‘ildiragida dala sinovidan o‘tkazgan.

Tekshirilgan turbina g‘ildiragi:

• Material: ZG04Cr13Ni4Mo quyma zanglamaydigan po‘lat,
• Radius: 8,9 m,
• Balandlik: 3,59 m,
• Parraklar soni: 15

deb tavsiflangan. Yuzada zang, tirnalish va kavitatsiya shikastlari mavjudligi aytilgan.

Robot teskari va vertikal yuzalarda ishlatilgan, old va orqa kameralar holatni tekshirish uchun qo‘llangan va manbada zondlar uchun 0–1 mm yuza nuqsoni chuqurligi aniqligi ifodalangan. Robot turbina parraklarini taxminan 6,5 m/dak tezlikda zigzag tarzda skanerlashi va tadqiqotchilar to‘liq yuza qamroviga erishganini bildirgan.

Terminologiya eslatmasi: Dala qo‘llanmasining asosiy matni zondlarni bir joyda “Magnetic Flux Leakage (MFL)” deb ataydi, ayni 24-rasm izohida esa “electromagnetic ultrasonic probes” iborasi ishlatiladi. Manba sensor nomlanishidagi bu farqni tushuntirmagani sababli ikki ibora bitta sensor turi sifatida yashirincha birlashtirilmagan.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan asosiy natijalar

• Ikki erkinlik darajali passiv magnit tashuvchi va differensial konsol tuzilmasi fizik prototipda amalga oshirilgan.
• Halbach magnit zanjiri taqqoslangan uch tartib orasida bir xil havo tirqishida eng yuqori yopishish kuchini ta’minlagan.
• Bitta g‘ildirak uchun statik modelda zarur maksimal kuch 75,73 N, to‘liq g‘ildirak simulyatsiyasida kuch 98,547 N.
• Robot 100–350 mm radiusli tajriba yuzalarida harakatlantirilgan.
• R=100 mm kabi nazariy dizayn chegarasidan ham kichik keskin egrilikda harakat mumkin bo‘lgan, biroq ajralish va sirpanish hodisalari kuzatilgan.
• Rezina qoplama o‘lchangan statik ishqalanishni sezilarli oshirgan.
• Vertikal yuk tajribasida 166,3 N tortish kuchi o‘lchangan.
• Robot payvand choklari va bir necha millimetrli yuza to‘siqlaridan o‘ta olgan.
• Haqiqiy gidroelektr turbina g‘ildiragida vertikal va teskari yuzalarda dala sinovi o‘tkazilgan.
• Passiv mexanizm ko‘plab qo‘shimcha faol bo‘g‘inlardan foydalanmasdan yuzaga moslashishni ta’minlay oladi.

Tadqiqot isbotlamagan natijalar

• C3bot barcha uch o‘lchamli metall konstruksiyalarda ajralmasdan ishlashi ko‘rsatilmagan.
• 100 mm radiusda %100 ishonchli ishlash isbotlanmagan.
• G‘ildiraklar harakatlana oladigan minimal egrilik ultratovush zondlari bilan ishonchli nazorat qilish mumkin bo‘lgan minimal egrilik bilan bir xil emas.
• Robot avtonom yo‘l rejalashtirishni amalga oshirmaydi; yuqori unumli bort boshqaruvchisi va avtonom rejalashtirish kelajakdagi ish sifatida ko‘rsatilgan.
• Manba barcha yuza qoplamalari va zang sharoitlarida bir xil magnit kuchni kafolatlamaydi.
• 0–1 mm deb berilgan dala nuqsoni chuqurligi aniqligi barcha material va sensor konfiguratsiyalari uchun universal aniqlash ko‘rsatkichi emas.
• Haqiqiy dala qo‘llanmasi bitta turbina geometriyasini barcha sanoat konstruksiyalariga umumlashtirish mumkinligini ko‘rsatmaydi.
• Tadqiqot Turkiyadagi obyektlar yoki mahalliy texnik xizmat standartlari uchun tekshiruv o‘tkazmagan.

Tadqiqot usuli va natijalari

Tadqiqotning muhandislik ish oqimi

Tadqiqot ketma-ket beshta tekshiruv qatlamidan foydalanadi:

1. O‘zgaruvchan egrilikli yuza muammosiga mos mexanik robot arxitekturasini loyihalash,
2. Sirpanish va ag‘darilish uchun statik kuch modelini tuzish,
3. Halbach va muqobil magnit zanjirlarni ANSYS Maxwell bilan taqqoslash,
4. Egrilik, magnit swing burchagi, mexanik konsol pitch burchagi va zond tirqishini geometrik modellashtirish,
5. Prototipni laboratoriya va haqiqiy turbina muhitida tajribaviy sinash.

Robot arxitekturasi

Robot o‘lchamlari uchun manbada qanday qiymatlar bor?

Manbada bitta izchil tashqi o‘lchamlar to‘plami yo‘q:

• Taqqoslash 1-jadvali: 312 × 210 × 176 mm,
• Mexanik dizayn izohi: 320 × 230 × 180 mm,
• Ishlash 5-jadvali: 315 × 210 × 176 mm.

Bu farqlar prototip reviziyasi, o‘lchov ta’rifi yoki yozuv farqidan kelib chiqqanmi, tushuntirilmagan. Shu sababli biror to‘plam “to‘g‘ri qiymat” sifatida tanlanmagan.

Magnit zanjir simulyatsiyasi

Magnit model ANSYS 24 R1 Maxwell muhitida tuzilgan. Halbach massivi bilan ikki muqobil magnitlanish tartibi taqqoslangan. Havo tirqishi kattalashgani sayin barcha tartiblarda kuch kamaygan, Halbach tartibi esa eng yuqori kuchni ta’minlagan.

To‘liq sferik g‘ildirak simulyatsiyasida magnit maydon yuzaga qaragan hududda jamlangan; tangensial komponentlar simmetrik tuzilma tufayli katta darajada bir-birini bekor qilgani va natijaviy kuch asosan yuza normaliga yo‘nalishi ko‘rsatilgan.

Simulyatsiyadagi sof yopishish kuchi 98,547 N.

Fizik magnit sinovi

Magnit tashuvchining burchagini o‘zgartirib yopishish kuchi tajribada o‘lchangan va har bir nuqta uchun uch o‘lchovning o‘rtachasi ishlatilgan. Manbaning bir bo‘limida o‘lchov–simulyatsiya farqi taxminan %2 deb ko‘rsatilgan bo‘lsa, tajriba bo‘limida natijalar simulyatsiyaning %10 xato chegarasida qolgani yozilgan. Bu ikki ifoda bir xil xato metrikasining turli xulosalarimi, tushuntirilmagan.

Ishqalanish tajribasi

Bitta magnitli g‘ildirak metall quvurda sinovdan o‘tkazilgan. Yuqori yuzada ajratish kuchi 1,45 kg, g‘ildirak og‘irligi 0,23 kg deb o‘lchangan va taxminan 1,22 kg samarali magnit yopishish hisoblangan.

Yon yuzadagi ishqalanish tajribasida rezina qoplama ishqalanish koeffitsiyentini 0,15 dan 0,39 gacha oshirgani xabar qilingan.

Nazorat qilinadigan egri yuza tajribalari

Tajribalarda tekis vertikal devor, R=100 mm, R=150 mm va R=350 mm tashqi yuzalar hamda R=350 mm ichki yuza ishlatilgan. Harakat rejimlari to‘g‘ri, ko‘ndalang, burilish va spiral harakatlarni o‘z ichiga olgan.

Manba 4-jadval sarlavhasi muvaffaqiyat ko‘rsatkichlarini “10 trials” deb belgilaydi, shu bo‘lim matni esa natijalar “five repeated trials” asosida umumlashtirilganini aytadi. Tajriba takrorlari soni bo‘yicha bu ikki ifoda mos kelmaydi.

Nazorat zondlarining geometrik tahlili

Yetti elektromagnit ultratovush zondining to‘rt guruhdagi joylashuvi tufayli har bir guruhning yuza tirqishi turlicha. Egrilik kichraygan sari robot markazidan uzoq zond guruhlarining yuzadan uzoqlashishi ortadi.

Bu tahlil robotning mexanik tirmashish imkoniyati bilan haqiqiy nazorat sensorining ish qobiliyatini alohida baholash kerakligini ko‘rsatadi. Manba matnidagi eng cheklovchi o‘q bo‘ylab natijalar qavariq yuzada 990 mm va botiq yuzada 1357 mm.

Yuk va to‘siq sinovlari

Vertikal yuk sinovida 166,3 N maksimal tortish kuchi qayd etilgan. Manba buni robot og‘irligining taxminan 2,2 baravariga teng deb baholaydi.

Quvurning ichki va tashqi yuzalarida 2–7 mm to‘siqlar va payvand choklari muvaffaqiyatli bosib o‘tilgan. Ishlash jadvali zondsiz 8 mm va zond o‘rnatilganda 5 mm to‘siq imkoniyatini ham bildiradi.

Dala tekshiruvi

Robot haqiqiy Francis turbina g‘ildiragida kamera va kontakt/elektromagnit nazorat tizimi bilan ishlatilgan. Zang, tirnalish va kavitatsiya nuqsonlari mavjud yuzalarda teskari va vertikal harakat bajarilgan.

Manba robot taxminan 6,5 m/min tezlikda zigzag skanerlashini va turbina parrak yuzasini to‘liq qamrab olganini bildiradi. Bu dala tajribasi tadqiqotni faqat laboratoriya prototipi bo‘lishdan ajratadigan muhim tekshiruv qatlamidir.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari

Birinchi cheklov statik modelda yuqori tezlikdagi dinamik va inertsiya ta’sirlarining e’tiborsiz qoldirilganidir. Sirpanish va ag‘darilish tenglamalari yarim statik ish faraziga asoslanadi.

Ikkinchi cheklov sensor geometriyasidir. Mexanik robot 100–188 mm darajadagi egriliklarga yaqinlasha olsa ham, keng zond massivi ancha katta minimal radius talab qilishi mumkin.

Uchinchi cheklov R=100 mm kabi juda keskin egriliklarda %100 muvaffaqiyatga erishilmaganidir. Bu sharoitlarda ajralish va sirpanish kuzatilgan.

To‘rtinchi cheklov avtonomlikdir. Hozirgi tadqiqot asosan mexanik moslashuv, yopishish va dala qo‘llanuvchanligiga qaratilgan. Yuqori unumli bort kompyuteri, avtonom yo‘l rejalashtirish va geterogen yuzalar orasida uzluksiz o‘tish kelajakdagi ish sifatida qoldirilgan.

Beshinchi cheklov manba ichidagi ishlash parametrlarining ayrim bo‘limlarda nomuvofiq berilganidir. O‘lcham, tezlik, yuk sig‘imi, zond egrilik yorliqlari, tajriba takrorlari soni va ayrim to‘siq qiymatlari bitta sonli to‘plam sifatida to‘liq mos kelmaydi.

Manba va usul eslatmasi

Asl tadqiqotning to‘liq nomi: C3bot: A Climbing Robot for 3D Variable-Curvature Structures

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

Mualliflar tartibi: Manbada berilgan tartib aynan saqlangan.

Mas’ul mualliflar: Jianjun Yuan va Zhengtao Hu.

Birgalikdagi birinchi/birgalikdagi hissa: Manbada birgalikdagi birinchi muallif yoki teng hissa bayonoti ko‘rsatilmagan.

Muassasalar:

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

Jurnal: Machines.

Nashriyot: MDPI, Basel, Switzerland.

Jild/son/maqola raqami: 14(5), 492.

DOI: 10.3390/machines14050492.

Manba turi va taqriz holati: Taqrizdan o‘tgan original tadqiqot maqolasi (Article).

Topshirilgan: 10 mart 2026.

Qayta ko‘rib chiqilgan: 11 aprel 2026.

Qabul qilingan: 21 aprel 2026.

Nashr qilingan: 28 aprel 2026.

Litsenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

Moliyalashtirish: Mualliflar tadqiqot tashqi moliyalashtirish olmaganini bildirgan.

Ma’lumotlar mavjudligi: Ma’lumotlar tadqiqot ichida joylashgani ko‘rsatilgan.

Qo‘shimcha material: Video S1: Climbing Robot Experiment.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvi yo‘qligini bildirgan.

Mualliflar hissasi: Konseptuallashtirish M.W. va J.Y.; usul M.W. va Y.X.; dasturiy ta’minot M.W. va Y.X.; tekshirish M.W., Y.X. va Z.G.; formal tahlil M.W. va Z.G.; tadqiqot M.W., Y.X. va Z.H.; resurslar M.W., J.Y., S.B. va Z.H.; ma’lumotlarni kuratsiya qilish Z.G.; dastlabki qoralama M.W., Y.X. va Z.G.; ko‘rib chiqish/tahrirlash M.W., Z.G., J.Y., S.B. va Z.H.; vizualizatsiya Z.G.; nazorat J.Y., S.B. va Z.H.; loyiha boshqaruvi M.W., J.Y., S.B. va Z.H.

Oldingi tadqiqot bilan aloqasi: Maqola “Design and Validation of a Climbing Robot via Passive Wheel Compliance” nomli 2025 IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems konferensiya ishining qayta ko‘rib chiqilgan va kengaytirilgan versiyasidir. Hozirgi maqolada robot dizayni, magnit yopishish mexanizmi, egri yuza kinematikasi va tajribaviy tekshiruv kengaytirilgan.

Konferensiya sanasi eslatmasi: Maqolaning Acknowledgments bo‘limi oldingi konferensiyani 24–26 oktabr 2025 deb ko‘rsatsa, adabiyotlar ro‘yxatidagi [30] ayni konferensiya ma’ruzasi uchun 17–19 oktabr 2025 sanalarini beradi. Manba bu farqni tushuntirmaydi.

Rasmiy nashr qaydi: MDPI Machines, Volume 14, Issue 5, Article 492; DOI 10.3390/machines14050492.

Ushbu Verianla kontentidagi ilmiy izohlar faqat ko‘rib chiqilgan tadqiqotning mexanik dizayni, matematik modellari, magnit simulyatsiyalari, laboratoriya tajribalari va dala tekshiruviga asoslanadi. Tashqi manba faqat bibliografik identifikatsiya va rasmiy nashr qaydini tekshirish uchun ishlatilgan; asosiy ilmiy mazmunga tashqaridan tajriba, statistika yoki mexanizm qo‘shilmagan.

Manba ichidagi izchillik eslatmalari: (1) Robot tashqi o‘lchamlari 312 × 210 × 176 mm, 320 × 230 × 180 mm va 315 × 210 × 176 mm ko‘rinishida uch xil berilgan. (2) Harakat tezligi 0–6 m/min va 0–8 m/min kabi ikki xil oraliqda xabar qilingan; dala tajribasida taxminan 6,5 m/min ishlatilgan. (3) Yuk sig‘imi 16,63 kg, 16,67 kg va 16,6 kg tarzida turlicha yozilgan; bevosita tajribaviy maksimal tortish kuchi 166,3 N. (4) 5.3-bo‘lim matni zond o‘rnatilgan tizim uchun qavariq R=990 mm va botiq R=1357 mm chegaralarini beradi, 5-jadval esa bu ikki yuza yorlig‘ini teskari ko‘rsatadi. (5) 4-jadvalda R=100 mm tashqi yuzadagi spiral harakat ikki marta va turli muvaffaqiyat foizlari bilan keltirilgan; atrofdagi matn ulardan biri R=150 mm sharoitiga tegishli bo‘lishi mumkinligini ko‘rsatsa-da, jadval yashirincha tuzatilmagan. (6) Ayni bo‘lim matni besh takror haqida gapirsa, 4-jadval sarlavhasi o‘n sinov deb yozadi. (7) To‘siqdan o‘tish natijasi annotatsiya va tajriba matnida 7 mm gacha, 5-jadvalda zondsiz 8 mm va zond bilan 5 mm deb berilgan. (8) Magnit burchak tajribasidagi simulyatsiya–o‘lchov farqi bir joyda %2, boshqa joyda %10 chegarasi ichida deb ifodalangan. (9) Dala bo‘limida sensorlar bir joyda MFL zondlari, 24-rasm izohida esa elektromagnit ultratovush zondlari deb atalgan. Bu farqlarning hech biri tadqiqotdan tashqari taxmin bilan bartaraf etilmagan.

Tadqiqotning hozirgi dalil darajasi C3bot ning passiv magnit va mexanik moslashuv mexanizmi turli egrilikdagi po‘lat yuzalarda ishlay olishini va haqiqiy turbina muhitida nazorat tashuvchisi sifatida qo‘llanishi mumkinligini qo‘llab-quvvatlaydi. Biroq ancha murakkab yuza o‘tishlari, to‘liq avtonom yo‘l rejalashtirish, sensor geometriyasini keskin egriliklarda takomillashtirish va uzoq muddatli sanoat ishonchliligi uchun qo‘shimcha tekshiruv talab etiladi.