Ushbu tadqiqot elektr inshootlarida kabel tokchalari va osma shift bo‘shliqlari kabi tor va to‘siqli hududlarda yo‘naltiruvchi/etakchi kabelni tortib harakatlana oladigan kabel yotqizish robotini ishlab chiqadi. Robot qayta konfiguratsiyalanadigan yagona aktuatorli to‘lqin (Reconfigurable Single-Actuator-Wave, RSAW) birliklari hosil qiladigan harakatlanuvchi to‘lqinni sirt bilan kontakt orqali tortish kuchiga aylantiradi. Birinchi prototip kabel tokchasida harakatlana olgan, biroq birliklar orasidagi bo‘g‘inlarda to‘lqin uzluksizligi buzilgani sababli shift biriktiruvchi tayanchiga ilinib qolgan. Shundan so‘ng tadqiqotchilar mexanik bo‘g‘in tuzilmasini qayta loyihalab, birliklar orasidagi harakatlanuvchi to‘lqinni uzluksiz qilgan va to‘rtta spiral fazasini PID teskari aloqasi bilan sinxronlashtirgan. Yangi robot tekis sirtda taxminan 42 mm/s tezlikda harakatlangan, joyida burila olgan, qo‘shimcha og‘irlik ostida taxminan 7,5 N deb xabar qilingan tortish darajasiga yetgan va sun’iy shift muhitidagi 57 mm balandlikdagi biriktiruvchi tayanchni taxminan 60 soniyada oshib o‘tgan. Natijalar dizaynning asosiy harakat qobiliyatini tasdiqlaydi, biroq haqiqiy qurilish maydoni sharoitlarida uzoq muddatli kabel tortish va chidamlilik tasdig‘ini taqdim etmaydi.

Tadqiqotning asosiy yangiligi faqat to‘lqin shaklida harakatlanuvchi robot ishlab chiqish emas. Asosiy muhandislik muammosi bir nechta RSAW birligi bo‘g‘inlar bilan bir-biriga ulanganda harakatlanuvchi to‘lqinning bo‘g‘in nuqtalarida uzilib qolishining oldini olishdir. Birinchi prototipning shift tuzilmasida ilinib qolishi bu muammoni bevosita namoyon qilgan; yangi dizaynda ham mexanik geometriya, ham motor fazalarini sinxronlashtirish shu muammoga mos ravishda o‘zgartirilgan.

Yangi robotning markazida yonma-yon joylashgan ikkita RSAW birligi mavjud. Old va orqa birliklar bo‘g‘inlar orqali ushbu markaziy tuzilishga ulanadi. Markazdagi ikki spiralni qarama-qarshi yo‘nalishda aylantirish robotning yo‘nalishini o‘zgartirishiga imkon bergani sababli alohida yaw harakati kamaytirilgan va bo‘g‘inlarda faqat pitch harakati uchun servo ishlatilgan. Shu tariqa motorlarning umumiy soni avvalgi ilonsimon robotdagi 15 tadan yangi dizaynda 6 taga kamaytirilgan.

Turkiya nuqtai nazaridan ahamiyati: Ushbu yondashuv osma shift elektr inshootlari va kabel lotogi/tokchasi mavjud binolarda xavfli yoki yetib borish qiyin bo‘lgan kabel tortish ishlarini avtomatlashtirish uchun qiziqarli mexanik yechim taklif qiladi. Biroq tadqiqotdagi tajriba geometriyalari Yaponiyadagi muayyan kabel tokchasi va shift konstruksiyasi o‘lchamlariga muvofiq yaratilgan. Turkiyadagi turli kabel tashish tizimlari, osma geometriyalari, yong‘in tizimi elementlari, shift qoplamalari, yuk chegaralari va mehnat xavfsizligi talablari uchun o‘lchamlar hamda robotning kontakt geometriyasi qayta tasdiqlanishi kerak.

Tadqiqotning asosiy muammosi nima?

Kabel yotqizishda asosiy kabel tor shift bo‘shlig‘iga bevosita itarilmaydi; avval ingichka etakchi yoki yo‘naltiruvchi kabel mo‘ljallangan yo‘nalish bo‘ylab o‘tkaziladi, keyin asosiy kabel shu etakchi kabelga ulanib tortiladi. An’anaviy amaliyotda ishchilar qorong‘i va tor shift bo‘shliqlariga narvon yoki ko‘tarma ish platformalari orqali kirishi kerak bo‘lishi mumkin.

Tadqiqotchilar bir xil robot ikki xil geometrik muhitda ishlashini maqsad qilgan: ma’lum oraliqlarda joylashtirilgan ko‘ndalang elementlarga ega kabel tokchasi va ko‘plab tayanch/to‘siqlar mavjud osma shift bo‘shlig‘i. Avvalgi maxsus tizimlarning bir muhitda muvaffaqiyatli bo‘lib, boshqasida geometrik jihatdan yetarli bo‘lmasligi ikkala muhitni ham bosib o‘ta oladigan qayta konfiguratsiyalanadigan tuzilishga ehtiyoj tug‘dirgan.

RSAW mexanizmi qanday harakat qiladi?

RSAW birligining asosida aylanuvchi uch o‘lchamli spiralning vertikal tekislikka proyeksiyasidan hosil bo‘ladigan harakatlanuvchi sinusoidal to‘lqin yotadi. Tadqiqotda asosiy to‘lqin:

\[ y(x,t)=A\sin\left(\frac{2\pi}{L}x-\omega t\right) \]

ko‘rinishida ifodalanadi. Bu yerda \(A\) to‘lqin amplitudasini, \(L\) to‘lqin uzunligini, \(\omega\) burchak chastotasini, \(x\) bo‘ylama koordinatani va \(t\) vaqtni bildiradi.

To‘lqinning nazariy tarqalish tezligi:

\[ V_w=\frac{\omega L}{2\pi} \]

sifatida ta’riflanadi. Bu qiymat robotning haqiqiy harakat tezligiga bevosita teng emas, chunki robotning yer ustidagi harakati to‘lqin bilan sirt orasidagi ko‘p nuqtali kontakt va ishqalanishga bog‘liq.

Tadqiqotchilar ulanish elementining uch tezligini to‘lqin parametrlari orqali:

\[ V_l=(2\pi)^2\frac{A}{L}rf \]

munosabati bilan ta’riflagan. Bu yerda \(r\) ulanish uchining uzunligi, \(f\) esa chastotadir.

Kontakt nuqtasidagi kinetik ishqalanish uchun:

\[ f_{ki}=\mu_iN_i \]

ifodasi ishlatiladi. Biroq robot bir vaqtning o‘zida sirt bilan bir nechta nuqtada kontaktda bo‘lgani sababli tadqiqotchilar haqiqiy harakat xatti-harakatini bitta kontaktli oddiy Coulomb modeli bilan to‘liq tushuntirib bo‘lmasligini ta’kidlab, harakat samaradorligini tajribada baholagan.

Kabel tokchasi robot dizaynini qanday belgiladi?

Tajribada ishlatilgan kabel tokchasining ko‘ndalang pastki to‘sinlari 40 mm kenglikda va bir-biridan 300 mm oraliqda joylashtirilgan. Asosiy to‘sin uzunligi 3000 mm, tanlangan tokcha kengligi esa 600 mm.

Bu geometriya RSAW spiralining o‘lchamlariga bevosita ta’sir qilgan. Tadqiqotda muhitga moslashtirilgan birlikning spiral parametrlari quyidagicha:

Uch birlik ketma-ket deb qaralganda, to‘lqin geometriyasi bir aylanish sikli davomida kabel tokchasining pastki to‘sinlarida kontakt nuqtalarining saqlanishiga imkon beradigan tarzda tanlangani ko‘rsatiladi.

Nega birinchi RSAW birligi shift elementiga ilinib qoldi?

Birinchi tajribaviy RSAW birligida spiralni o‘rab turuvchi kabel tashuvchiga o‘xshash ulanish elementlari orasida bo‘shliqlar bor edi. Birlik shift biriktiruvchi tayanchining ustiga kelganda ushbu bo‘shliqlardan biri metall profilga o‘rnashib, harakat to‘xtagan.

Shu sababli yangi ulanish elementi ketma-ket qismlar orasida ilinib qolishga olib keladigan bo‘shliqlarni kamaytiradigan tarzda qayta loyihalangan. Manbada berilgan asosiy o‘lchamlar quyidagicha:

Geometrik baholashda ulanish elementining ruxsat etilgan maksimal egilish burchagi taxminan 75,7°, amalda zarur deb hisoblangan maksimal burchak esa 31,2° deb hisoblangan. Shu tariqa mexanik burchak imkoniyati maqsadli to‘siq geometriyasidan yuqori bo‘lgan.

Nega birinchi ko‘p birlikli robot muvaffaqiyatsiz bo‘ldi?

Birinchi ko‘p birlikli prototip uchta RSAW birligini ikkita sharnirli bo‘g‘in bilan ketma-ket ulashdan iborat edi. Har bir bo‘g‘inda yaw va pitch harakatlari uchun ikkita servo motor bor edi. Bu prototip kabel tokchasida oldinga harakatlana olgan, ammo sun’iy shift muhitida bo‘g‘in qismi biriktiruvchi tayanchga ilinib qolgan.

Tadqiqotchilar ushbu muvaffaqiyatsizlikni bo‘g‘in hududidagi harakatlanuvchi to‘lqin uzluksizligining buzilishi bilan bog‘lashgan. Boshqacha aytganda, alohida birliklar o‘z to‘lqinlarini hosil qila olgan bo‘lsa ham, to‘lqin geometriyasi bo‘g‘in orqali uzluksiz davom etmagani uchun bo‘g‘in korpusi sirt tashqarisiga chiqib, to‘siq bilan mexanik tarzda qamalib qolgan.

Yangi robotning mexanik tuzilishi qanday o‘zgartirildi?

Yangi dizaynda o‘rta qism yonma-yon joylashtirilgan ikkita RSAW birligidan tashkil etilgan, old va orqa RSAW birliklari esa ushbu markaziy tuzilma orqali bog‘langan. Motor momenti bo‘g‘in qismi orqali tishli uzatmalar yordamida uzatilgan va servo motorlar harakatlanuvchi to‘lqinning kontakt yo‘liga xalaqit bermaydigan tarzda yuqori qismga ko‘chirilgan.

Markazdagi ikki spiral qarama-qarshi yo‘nalishda aylantirilganda robot yo‘nalishini o‘zgartira olgani sababli bo‘g‘inlarda alohida yaw servolariga ehtiyoj kamaytirilgan. Har bir bo‘g‘inda faqat pitch harakati servo motor bilan bajariladi. Natijada yangi robotning umumiy motor soni 6 bo‘lgan.

Markaziy qismda batareya va korpus ustidagi kontroller uchun ham joy ajratilgan. Bu avvalgi ilonsimon robotda zarur bo‘lgan tashqi simli quvvat va boshqaruv ulanishiga nisbatan muhim konstruktiv afzallikdir. Biroq tajribalarda harakat rejimlari PC bilan mikrokontroller o‘rtasidagi ketma-ket aloqa orqali klaviatura buyruqlari bilan tanlangani qayd etilgan; tadqiqot mustaqil muhitni sezish va avtonom marshrut rejalashtirishni sinamagan.

Faza sinxronizatsiyasi nima uchun zarur?

Mexanik jihatdan uzluksiz to‘lqin hosil qilishning o‘zi yetarli emas; to‘rtta RSAW spiralining burchak fazalari ham bir-birini kuzatishi kerak. Bir motor boshqalardan oldinga yoki orqaga siljisa, bo‘g‘in ustida yana geometrik uzilish yuzaga kelishi mumkin.

Shu sababli har bir spiral enkoderidan o‘lchangan \(\theta_i\) burchagi umumiy maqsad burchagi \(\theta_r\) bilan solishtirilib, PID teskari aloqasi qo‘llangan.

Oldinga harakat tajribasida dastlabki o‘tkinchi xatti-harakat bostirilgach, to‘rtta spiralning maqsad burchagiga nisbatan nisbiy xatosi 2° ichida qolgan. Bu natija ish sharoitlarida faza sinxronizatsiyasi ta’minlanganini ko‘rsatadi.

Robot yo‘nalishini qanday o‘zgartiradi?

Burilish paytida old va orqa RSAW birliklari servo motorlar yordamida yerdan taxminan 20° ko‘tariladi va markazdagi ikki RSAW spirali bir-biriga qarama-qarshi yo‘nalishda aylantiriladi. Tajriba fotosuratlari robot ikkala yo‘nalishda ham burila olganini ko‘rsatadi.

Ushbu mexanizm robotga katta yoy bo‘ylab burilish o‘rniga deyarli o‘z o‘qi atrofida yo‘nalishni o‘zgartirishga imkon bergani sababli tadqiqotchilar burilish radiusini taxminan nolga yaqin deb tavsiflagan.

Shift biriktiruvchi tayanchidan qanday o‘tildi?

Sun’iy shift muhitining uzun tomoni 1820 mm. Shift panelidan biriktiruvchi tayanchning yuqori qismigacha o‘lchangan balandlik 57 mm, biriktiruvchi tayanchlar orasidagi masofa taxminan 900 mm va shift ulanishlari orasidagi masofa taxminan 300 mm. Haqiqiy gipsokarton o‘rniga tajriba moslamasida fanera ishlatilgan.

Robot to‘siqni bitta qat’iy korpus burchagi bilan emas, balki besh bosqichli bo‘g‘in ketma-ketligi yordamida oshib o‘tgan. Ikki bo‘g‘inning burchaklari old va orqa qismlarning navbatma-navbat to‘siqqa ko‘tarilishi, korpusning to‘siqni markazlashi va keyin orqa qismning undan ajralishini ta’minlaydigan tarzda o‘zgartirilgan.

Yangi robot ushbu ketma-ketlik bilan shift biriktiruvchi tayanchini to‘liq bosib o‘tgan. Birinchi kontakt paytidan robotning to‘siqdan to‘liq ajralishigacha o‘tgan vaqt taxminan 60 soniya deb xabar qilingan. Tadqiqotchilar kelajakda yuqoriroq motor tezligi va yaxshilangan bo‘g‘in harakatlari bilan bu vaqtni qisqartirishni maqsad qilmoqda.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

• RSAW birliklarining bo‘g‘in nuqtalarida to‘lqin uzluksizligini saqlash shift turidagi to‘siqlardan o‘tish uchun muhim dizayn talabidir.
• Qayta loyihalangan ulanish tuzilmasi bitta RSAW birligining shift biriktiruvchi tayanchi ustida ilinmasdan harakatlanishiga imkon bergan.
• To‘rtta spiralning PID bilan faza sinxronizatsiyasi tajriba sharoitlarida maqsad burchagini kuzatishni taxminan ±2° diapazonda saqlagan.
• Yangi robot oldinga-orqaga harakatni va ikki yo‘nalishda burilishni bajargan.
• Yangi robot sun’iy shift muhitidagi biriktiruvchi tayanchni oshib o‘tgan.
• Yangi dizayndagi motorlarning umumiy soni solishtirilgan tizimlarga qaraganda kamroq.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamagan yoki sinamagan natijalar

• Robot haqiqiy qurilish maydonida to‘liq kabel yotqizish ishini uzluksiz bajargani ko‘rsatilmagan.
• Og‘ir asosiy kabellar bilan uzoq masofali uzluksiz tortish sinovi o‘tkazilmagan.
• Uzoq muddatli chidamlilik va takroriy topshiriq umri baholanmagan.
• Haqiqiy gipsokarton shift ustida keng qamrovli konstruktiv yuk xavfsizligi tasdiqlanmagan.
• Muhitni sezish, to‘siqni aniqlash va avtonom marshrut rejalashtirish tizimi tasdiqlanmagan.
• Yangi robotning turli kabel tokchasi va shift konstruksiyalarining barchasiga umumlashtirilishi ko‘rsatilmagan.

Tadqiqot usuli va natijalari

Tajriba muhiti va dizayn parametrlari

Yangi robot bilan avvalgi tizimlarni taqqoslash

Tortish kuchi tajribasining natijasi

Sun’iy shift moslamasining tekis sirtida o‘tkazilgan o‘lchovda robot yolg‘iz bo‘lganda matnda o‘rtacha tortish kuchi taxminan 3,1 N ekani ko‘rsatilgan. Taxminan 1,06 kg alyuminiy qo‘shimcha og‘irlik qo‘yilganda xuddi shu matn o‘rtacha tortish kuchini taxminan 7,5 N deb beradi.

Biroq tadqiqotning 5-jadvali sarlavhasi ushbu 7,5 N qiymatini yangi robotning cho‘qqi tortish kuchi sifatida tasniflaydi. Manbada ikki xil statistik ta’rif ishlatilgani sababli Verianla 7,5 N ning aniq o‘rtacha yoki cho‘qqi qiymat ekanini yangidan tanlamagan.

Asosiy tajriba natijalarining texnik xulosasi

• Tekis sirtdagi harakat tezligi: taxminan 42 mm/s.
• Faza sinxronizatsiyasida o‘tkinchi rejimdan keyingi nisbiy burchak xatosi: 2° ichida.
• Robot yolg‘iz bo‘lganda matnda xabar qilingan o‘rtacha tortish: taxminan 3,1 N.
• Taxminan 1,06 kg qo‘shimcha yuk bilan xabar qilingan tortish: taxminan 7,5 N.
• Motorlarning umumiy soni: 6.
• Robot massasi: 1,14 kg.
• Ta’minot kuchlanishi: 7,4 V.
• Sun’iy shift biriktiruvchi tayanchidan o‘tish vaqti: taxminan 60 s.
• Burilish paytida old va orqa birliklarni ko‘tarish burchagi: 20°.

Ilmiy va muhandislik cheklovlari

Tadqiqot mahsulot sertifikatsiyasi yoki qurilish maydoni miqyosidagi kabel yotqizish namoyishi emas. Tajribalar boshqariladigan kabel tokchasi, tekis sirt va sun’iy shift moslamasida o‘tkazilgan. Sun’iy shift panelida gipsokarton o‘rniga fanera ishlatilgan.

Yangi robotning uzoq masofalarda haqiqiy etakchi kabelni, undan keyin og‘ir asosiy kabelni uzluksiz tortishi baholanmagan. Tadqiqotchilar barqaror yuk, uzoq muddatli ishlash va chidamlilik sinovlari yanada mustahkam prototip ishlab chiqilgandan keyin o‘tkazilishi kerakligini aniq ta’kidlagan.

Bundan tashqari, yangi robotning bevosita xabar qilingan yakuniy tasdiqlash tajribalari tekis sirt va sun’iy shift biriktiruvchi tayanchi ustida o‘tkazilgan. Avvalgi prototip kabel tokchasida harakatlangan; biroq yangi dizaynning barcha mumkin bo‘lgan kabel tokchasi geometriyalaridagi ishlashi ushbu tadqiqotda keng qamrovli tasdiqlanmagan.

Manba va usul izohi

Asl tadqiqotning to‘liq nomi: Development of Cable-Laying Robot Based on Reconfigurable Single-Actuator-Wave Units

Mualliflar, manbadagi tartibda: Fuga Inagaki; Yuki Sadasue; Masami Iwase.

Teng hissa/teng birinchi muallif: Manbada teng hissa yoki teng birinchi mualliflik bayonoti yo‘q.

Mas’ul muallif: Fuga Inagaki.

Muassasa: Department of Robotics and Mechatronics, Tokyo Denki University, 5 Senju Asahi-cho, Adachi-ku, Tokyo 120-8551, Japan.

Jurnal: Machines.

Nashriyot: MDPI, Basel, Switzerland.

Nashr identifikatsiyasi: Machines 2026, 14(5), 521.

DOI: 10.3390/machines14050521.

Rasmiy nashr havolasi:https://doi.org/10.3390/machines14050521

Qabul qilinish / tahrir / qabul / nashr: 26 fevral 2026 / 30 aprel 2026 / 1 may 2026 / 8 may 2026.

Manba turi va taqriz holati: Taqrizdan o‘tgan tadqiqot maqolasi.

Litsenziya: Creative Commons Attribution (CC BY); mualliflik huquqi © 2026 mualliflarga tegishli.

Moliyalashtirish: Tadqiqot tashqi moliyalashtirish olmagani bildirilgan.

Ma’lumotlarning mavjudligi: Tadqiqotning original hissalari maqola ichida mavjudligi, qo‘shimcha savollar mas’ul muallifga yo‘naltirilishi mumkinligi ko‘rsatilgan.

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

Minnatdorchilik: Tadqiqotchilar tajribalar bo‘yicha maslahatlari uchun TOKO ELECTRICAL CONSTRUCTION Co., Ltd.ga minnatdorchilik bildirgan.

Muallif hissalari: Konseptualizatsiya, metodologiya, dasturiy ta’minot, tasdiqlash, formal tahlil, tadqiqot, resurslar va ma’lumotlarni tartibga solish Fuga Inagaki va Yuki Sadasue tomonidan; dastlabki matn Fuga Inagaki tomonidan; ko‘rib chiqish/tahrirlash, rahbarlik, loyiha boshqaruvi va moliyalashtirishni jalb qilish Masami Iwase tomonidan bajarilgan. Vizualizatsiya Fuga Inagaki tomonidan amalga oshirilgan.

Manba ichidagi izchillik eslatmasi 1: Tortish kuchi bo‘limida taxminan 7,5 N qiymati “o‘rtacha tortish kuchi” deb bayon qilingan, 5-jadval esa ayni qiymatni “peak traction force” deb ataydi. Ushbu ikki ta’rif manbada qanday berilgan bo‘lsa, shunday saqlangan.

Manba ichidagi izchillik eslatmasi 2: Yangi robot uchun 42 mm/s, prototip uchun 45 mm/s va ilonsimon robot uchun 40 mm/s tezlik berilgan. Shu sababli yangi robotning tezlik afzalligi ilonsimon robot bilan taqqoslanganda to‘g‘ri; 5-jadvalga ko‘ra u prototipdan tez emas.

Asosiy ilmiy cheklov: Tadqiqot RSAW asosidagi yangi robot arxitekturasining asosiy harakat qobiliyati, faza sinxronizatsiyasi, tekis sirtdagi tortish va sun’iy shift biriktiruvchi tayanchidan o‘tishni tasdiqlaydi. Haqiqiy qurilish maydonida uzoq masofali, uzluksiz va og‘ir kabel yuki ostidagi operatsion ishonchlilik dalilini bermaydi.

Kontentni tayyorlash usuli: Ilmiy izoh yuklangan tadqiqotning matni, tenglamalari, jadvallari, tajriba fotosuratlari, geometrik chizmalari va grafiklariga asoslanadi. Tashqi manbalardan yangi ilmiy tajriba yoki natija qo‘shilmagan; tashqi tekshiruv faqat bibliografik nashr identifikatsiyasi va jurnalning taqriz holatini tekshirish bilan cheklangan. Maqoladagi inline SVGlar manba ma’lumotlaridan qayta chizilgan yoki tadqiqotning usul va natijalariga asoslanib tayyorlangan turkcha tushuntiruvchi sxemalardir.