RU2707644C1

RU2707644C1 - Pipeline diagnostic robot

Info

Publication number: RU2707644C1
Application number: RU2018129047A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Сырямкин; Владимир Иванович Гуцул; Дмитрий Александрович Угрюмов; Вадим Николаевич Ильичев; Максим Владимирович Сырямкин; Иван Сергеевич Фирсов
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2019-11-28

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention relates to devices for automatic and automated diagnostics of objects, for example, gas and oil pipelines. Robot has a movable parent platform with side wheels connected through a controller for driving the drive with a driving wheel drive, a video camera, an illumination unit, a gas detector and a universal control panel of the robot. At that, mother platform MP 2 is equipped with aerodynamic platform AP 1 with supporting wheel of SW 8, aircraft with horizontal stabilization of left AHSL 6, by aircraft with horizontal stabilization of right AHSR 9 and control controller for air drives and drive of supporting wheel CCAD 5. Also, there is a hinged data processing and control equipment consisting of: microcontroller of control unit 10; neurotransistor NT 11; autopilot 16; GPS/GLONASS coordinates locator 37; stabilization unit SU 19; gyroscope 17; accelerometer 18; control unit for remote control unit 20; locator 21; audio analyzer AA 26; thermal imager 28; night vision device NVD 27; color 3D video camera 25; tactile sensor 7; pipe depth meter PDM 38; magnetometer 24; altimeter 23; radiation and chemical prospecting device RCPD 22; unit for identification of chemical leaks of RFC 12; chemical leaks indicator CLI 13; damage marking unit DMU 14; leakage elimination unit LEU 15; first transceiver 29; second runway transponder 30; encryption unit EU 35; antenna unit with autorainer AUA 34; digital telemetry unit 33; computerized pilot station 32; computerized workstation of engineer 31; universal mobile power supply unit 40 and universal stationary power supply unit 39.

EFFECT: technical effect: broader functional capabilities.

24 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам автоматической и автоматизированной диагностики объектов, например, газо- и нефтепроводов.The invention relates to devices for automatic and automated diagnostics of objects, for example, gas and oil pipelines.

Известны и широко применяются различные устройства диагностики трубопроводного транспорта нефти, газа, химических смесей и др. Обзор самоходных систем видео диагностики трубопроводов представлен, например, на сайте https://vistaros.ru/stati/teleinspektsiya-truboprovodov/robotizirovannaya-teleinspektsiya.html (июль, 2018). Существенным признаком этих устройств является то, что дистанционно управляется робототехническая система, содержащая материнскую платформу, контроллер управления приводом движения колеса и видеокамеру [1, 2]. Управление роботом осуществляется с пульта управления, который может принимать изображение и передавать управляющие команды. Известные диагностические роботы, как правило, связаны с пультом управления кабельной связью.Various devices for diagnosing pipeline transport of oil, gas, chemical mixtures, etc. are known and widely used. An overview of self-propelled systems for video diagnostics of pipelines is presented, for example, at https://vistaros.ru/stati/teleinspektsiya-truboprovodov/robotizirovannaya-teleinspektsiya.html ( July 2018). An essential feature of these devices is that the robotic system containing the mother platform, the wheel drive control controller and the video camera are remotely controlled [1, 2]. The robot is controlled from the control panel, which can receive an image and transmit control commands. Known diagnostic robots are usually associated with a cable management console.

В качестве прототипа рассмотрим устройство в виде наземного дрона для проверки трубопроводов, выполненное в виде транспортной тележки с блоком управления, видеокамерой и блоком подсветки на светодиодах [3].As a prototype, we consider a device in the form of a ground-based drone for checking pipelines, made in the form of a transport trolley with a control unit, a video camera, and an LED backlight unit [3].

Недостатки устройства заключаются в невозможности перемещения по трубопроводу (трубе), точного и быстрого определения места устройства, отсутствует функция разметки опасной территории, повреждений трубы и устранения повреждений трубы, радиационного анализа территорий, невозможности определения взрывчатых веществ, измерения толщины трубы, контактного определения механических препятствий и преодоления препятствий в пространстве, шифрования передаваемой информации.The disadvantages of the device are the impossibility of moving through the pipeline (pipe), accurate and quick determination of the location of the device, there is no function for marking a dangerous territory, damage to the pipe and eliminating damage to the pipe, radiation analysis of territories, the inability to determine explosives, measure the thickness of the pipe, contact determination of mechanical obstacles and overcoming obstacles in space, encrypting transmitted information.

Технической задачей является создание диагностического устройства (робота) с улучшенными функциональными возможностями за счет повышения быстродействия при определении координат, оперативности и маневренности, точности устранения повреждений, реализации автоматического и автоматизированного режимов работы, возможности оценки толщины трубы, определения и преодоления препятствий, способности распознавать звуковую и визуальную информацию (изображения), возможности оценки мест размещения взрывчатых веществ и длительного функционирования без подзарядки аккумуляторов.The technical task is to create a diagnostic device (robot) with improved functionality by increasing speed when determining coordinates, efficiency and maneuverability, accuracy of repairing damage, implementing automatic and automated modes of operation, the ability to assess pipe thickness, identify and overcome obstacles, the ability to recognize sound and visual information (images), the possibility of evaluating the location of explosives and long-term functioning Battery life.

Задача решается тем, что заявленное устройство имеет в своем составе движимую материнскую платформу с ведущими колесами и приводами ведущих колес, видеокамеру, детектор газа, блок подсветки, пульт управления роботом и источники электропитания.The problem is solved in that the claimed device incorporates a movable mother platform with driving wheels and drive wheels, a video camera, a gas detector, a backlight unit, a robot control panel and power sources.

Новыми являются следующие признаки: упомянутая материнская платформа 2 оборудована аэродинамической платформой АП 1, включающей поддерживающее колесо ПК 8 с приводом поддерживающего колеса, аэропривод горизонтальной стабилизации левый АГСЛ 6 с пропеллером 45, аэропривод горизонтальной стабилизации правый АГСП 9 с пропеллером 45 и контроллер управления приводами стабилизации и поддерживающего колеса КУПС 5. Трубопроводный диагностический робот (ТДР) по изобретению содержит навесное оборудование, необходимое для получения и обработки информации, и оборудование для управления и выполнения поставленных задач в составе: микроконтроллер управления МУ 10; нейро-распознаватель HP 11; автопилот 16; определитель координат GPS/ГЛОНАСС ОК 37; блок стабилизации БС 19; гироскоп 17; акселерометр 18; блок управления навесным оборудованием БУНО 20; локатор 21; анализатор звука АЗ 26; тепловизор 28; прибор ночного видения ПНВ 27; цветная 3D видеокамера ЦВ 25; тактильный датчик ТД 7; измеритель толщины трубы ИТТ 38; высотомер 23; магнитометр 24; прибор радиационной и химической разведки ПРХР 22; блок распознавания химических утечек БРХУ 12; сигнализатор химических утечек СХУ 13; блок разметки повреждений БРП 14; блок устранения утечек БУУ 15; первый приемопередатчик ППП 29; второй приемо-передатчик ВПП 30; блок шифрования БШ 35; компьютеризированное рабочее место инженера КРМИ 31; компьютеризированное рабочее место пилота КРМП 32; цифровой блок телеметрии ЦБТ 33; антенный блок с автотрекером АБА 34. Стационарная часть устройства и мобильная его часть оборудованы универсальным стационарным блоком питания УСБП 39 и универсальным мобильным блоком питания УМБП 40, оба они могут иметь систему подзарядки; Микроконтроллер управления МУ 10 совместно с нейро-распознавателем HP 11 является интеллектуальной основой всего устройства. МУ 10 отдельными двунаправленными линиями связи подключен к контроллеру управления приводом движения КУПД 4, к контроллеру управления приводами стабилизации и поддерживающего колеса КУПС 5, к блоку управления навесным оборудованием БУНО 20, к определителю координат GPS/ГЛОНАСС ОК 37, к автопилоту 16, к нейро-распознавателю HP 11, к блоку распознавания химических утечек БРХУ 12, к первому приемо-передатчику ППП 29 и к блоку стабилизации БС 19. Упомянутый блок стабилизации БС 19, в свою очередь, подключен двунаправленными линиями связи к гироскопу 17 и акселерометру 18. Упомянутый блок управления навесным оборудованием БУНО 20, в свою очередь, подключен двунаправленными линиями связи к прибору радиационной и химической разведки ПРХР 22, высотомеру 23, магнитометру 24, измерителю толщины трубы ИТТ 38, тактильному датчику ТД 7, цветной 3D видеокамере ЦВ 25, прибору ночного видения ПНВ 27, тепловизору 28, анализатору звука АЗ 26 и локатору 21. Упомянутый блок распознавания химических утечек БРХУ 12, в свою очередь, соединен двунаправленными линиями связи с сигнализатором химических утечек СХУ 13, блоком разметки повреждений БРП 14 и блоком устранения утечек БУУ 15. Упомянутый контроллер управления приводами стабилизации и поддерживающего колеса КУПС 5, в свою очередь, подключен к приводу поддерживающего колеса ПК 8, аэроприводу горизонтальной стабилизации левому АГСЛ 6 и аэроприводу горизонтальной стабилизации правому АГСП 9. Привод движения КУПД 4, в свою очередь, подключен к приводу ведущего колеса 3, а упомянутые мобильные элементы 1-29, 37-38 подключены к универсальному мобильному блоку питания УМБП 40, при этом первый приемопередатчик ППП 29 подключен двунаправленной линией связи ко второму (стационарному) приемопередатчику ВПП 30, который, в свою очередь, соединен двунаправленной линией связи с блоком шифрования БШ 35. Компьютеризированное рабочее место инженера КРМИ 31 подключено двунаправленными линиями связи к универсальному пульту управления роботом УПУР 36, цифровому блоку телеметрии ЦБТ 33, антенному блоку с автотрекером АБА 34, блоку шифрования БШ 35, и через универсальный пульт управления роботом УПУР 36 связано с компьютеризированным рабочим местом пилота КРМП 32. Упомянутое компьютеризированное рабочее место пилота КРМП 32, в свою очередь, подключено двунаправленными линиями связи к антенному блоку с автотрекером АБА 34, цифровому блоку телеметрии ЦБТ 33, блоку шифрования БШ 35 и универсальному пульту управления роботом УПУР 36. Упомянутый универсальный пульт управления роботом УПУР 36, в свою очередь, подключен двунаправленными линиями связи к антенному блоку с автотрекером АБА 34 и цифровому блоку телеметрии ЦБТ 33, а упомянутые элементы 30-36 подключены к универсальному стационарному блоку питания 39.The following features are new: the aforementioned mother platform 2 is equipped with an aerodynamic platform AP 1, including a supporting wheel PC 8 with a supporting wheel drive, an aerosol horizontal stabilizer left AGSL 6 with a propeller 45, an aerosol horizontal stabilizer right AGSP 9 with a propeller 45 and a controller for controlling the drives of stabilization and supporting wheel of CLCS 5. The pipeline diagnostic robot (TDR) according to the invention contains attachments necessary for receiving and processing inf formations, and equipment for managing and fulfilling assigned tasks, consisting of: control microcontroller МУ 10; HP 11 neuro-recognizer; autopilot 16; GPS / GLONASS OK 37 coordinates determinant; stabilization unit BS 19; gyroscope 17; accelerometer 18; attachment control unit BUNO 20; locator 21; sound analyzer AZ 26; thermal imager 28; night vision device PNV 27; color 3D video camera CV 25; tactile sensor TD 7; pipe thickness meter ITT 38; altimeter 23; magnetometer 24; radiation and chemical reconnaissance device PRHR 22; chemical leak detection unit BRHU 12; chemical leak detector СХУ 13; unit marking damage PDU 14; leak elimination unit BUU 15; the first transceiver PPP 29; a second transceiver runway 30; BS 35 encryption block; computerized workplace of an engineer KRMI 31; computerized workplace of the pilot KRMP 32; digital telemetry unit CBT 33; antenna unit with automatic tracker ABA 34. The stationary part of the device and its mobile part are equipped with a universal stationary power supply unit USBP 39 and a universal mobile power supply unit UMBP 40, both of which can have a recharging system; The MU 10 control microcontroller, together with the HP 11 neuro-recognizer, is the intellectual basis of the entire device. MU 10 is connected by separate bi-directional communication lines to the KUPD 4 motion drive control controller, to the stabilization drives control controller and KUPS 5 supporting wheels, to the BUNO 20 attachment control unit, to the GPS / GLONASS OK 37 position finder, to the autopilot 16, to the neuro HP 11 recognizer, to the BRCHU 12 chemical leak detection unit, to the first PPP transceiver 29 and to the BS 19 stabilization unit. The mentioned BS 19 stabilization unit, in turn, is connected by bi-directional communication lines to the gyroscope 17 and ak to the accelerometer 18. The mentioned BUNO 20 attachment control unit, in turn, is connected by bi-directional communication lines to the radiation and chemical reconnaissance device PRXP 22, an altimeter 23, a magnetometer 24, a pipe thickness meter ITT 38, a tactile sensor TD 7, a color 3D video camera CV 25 , night vision device PNV 27, thermal imager 28, sound analyzer AZ 26 and locator 21. The mentioned chemical leak detection unit BRCU 12, in turn, is connected by bi-directional communication lines to the chemical leak detector CFS 13, time block damage PDU 14 and leakage control unit BUU 15. The mentioned controller for controlling the stabilization drives and the supporting wheel of KUPS 5, in turn, is connected to the supporting wheel drive of PC 8, the horizontal stabilization air drive to the left AGSL 6, and the horizontal stabilization air drive to the right AGSP 9. Traffic drive KUPD 4, in turn, is connected to the drive wheel 3, and the aforementioned mobile elements 1-29, 37-38 are connected to the universal mobile power supply unit UMBP 40, while the first transceiver PPP 29 sub it is connected by a bi-directional communication line to the second (stationary) transceiver of the runway 30, which, in turn, is connected by a bi-directional communication line to the BSh 35 encryption unit. The computerized workplace of the KRMI engineer 31 is connected by bi-directional communication lines to the universal control panel of the UPUR 36 robot, a digital telemetry unit The CBT 33, the antenna unit with the ABA 34 auto-tracker, the BSh 35 encryption unit, and through the universal control panel of the robot UPUR 36 are connected to the computerized workplace of the KRMP 32 pilot. the computerized workstation of the KRMP 32 pilot, in turn, is connected by bi-directional communication lines to the antenna unit with the ABA 34 autotracker, the digital telemetry unit CBT 33, the BSh 35 encryption unit and the universal control panel of the UPUR 36 robot. The mentioned universal control panel of the UPUR 36 robot, in in turn, it is connected by bi-directional communication lines to an antenna unit with an ABA 34 autotracker and a digital telemetry unit CBT 33, and the mentioned elements 30-36 are connected to a universal stationary power supply 39.

При конкретной реализации устройства прибор ночного видения может быть выполнен в виде телевизионной камеры, содержащей инфракрасный прожектор и функционирующей в инфракрасном оптическом диапазоне.In a specific implementation of the device, the night vision device can be made in the form of a television camera containing an infrared projector and operating in the infrared optical range.

Кроме того, тепловизор может быть выполнен в виде телевизионной камеры, воспринимающей и отображающей тепловой портрет объекта контроля.In addition, the thermal imager can be made in the form of a television camera, perceiving and displaying a thermal portrait of the control object.

Кроме того, цветная 3D видеокамера может быть выполнена в виде двух приемников оптического диапазона, которые могут восстанавливать трехмерное цветное изображение объекта контроля.In addition, a color 3D video camera can be made in the form of two optical range receivers that can restore a three-dimensional color image of a test object.

Кроме того, локатор может состоять из сканирующего лучевого излучателя, приемника, отображателя полученной информации и интерфейса связи с потребителем информации.In addition, the locator may consist of a scanning beam emitter, a receiver, a display of the received information and a communication interface with the consumer of information.

Кроме того, блок распознавания химических утечек может быть выполнен в виде детектора (распознавателя) химических веществ и газа.In addition, the chemical leak detection unit can be made in the form of a detector (recognizer) of chemicals and gas.

Кроме того, сигнализатор химических утечек может быть выполнен в виде звукового и электронного сигнализатора на экране дисплея.In addition, the chemical leak detector can be made in the form of an audio and electronic alarm on the display screen.

Кроме того, блок разметки повреждений может быть выполнен в виде пульверизатора с красителем и механизма нажатия кнопки пульверизатора.In addition, the damage marking unit can be made in the form of a spray with a dye and a mechanism for pressing a spray button.

Кроме того, блок устранения утечек может быть выполнен в виде пульверизатора с химическим наполнителем и механизма нажатия кнопки пульверизатора.In addition, the leak elimination unit can be made in the form of a spray bottle with a chemical filler and a mechanism for pressing a spray button.

Кроме того, блок управления навесным оборудованием содержит синхронизатор включения последовательности работы приборов и блок управления положением приборов съема информации и передачи ее потребителю.In addition, the attachment control unit contains a synchronizer for enabling the sequence of devices and a unit for controlling the position of the information collection devices and transmitting it to the consumer.

Кроме того, аэроприводы горизонтальной стабилизации левый и правый могут быть выполнены в виде двигателя, редуктора, пропеллера и средства крепления к аэродинамической платформе.In addition, the horizontal stabilization air drives left and right can be made in the form of an engine, gearbox, propeller and means of attachment to the aerodynamic platform.

Кроме того, контроллеры управления приводами стабилизации и поддерживающего колеса и контроллер управления приводом движения могут быть выполнены в виде процессора, блока памяти и интерфейса.In addition, the controllers control the stabilization drives and the supporting wheel and the control controller drive movement can be made in the form of a processor, a memory unit and an interface.

Кроме того, микроконтроллер управления может быть выполнен в составе процессора, блока памяти и интерфейса.In addition, the microcontroller control can be performed as part of the processor, memory unit and interface.

Кроме того, первый и второй приемо-передатчики могут быть выполнены в составе преобразователя, шифратора, дешифратора и усилителя.In addition, the first and second transceivers can be made up of a converter, an encoder, a decoder and an amplifier.

Кроме того, универсальный пульт управления роботом может содержать процессор, блок памяти, интерфейс и блок ручного управления трубопроводным диагностическим роботом с помощью клавиатуры и джойстика.In addition, the universal robot control panel may include a processor, a memory unit, an interface, and a manual control unit for the pipeline diagnostic robot using the keyboard and joystick.

Кроме того, компьютеризированное рабочее место пилота может быть выполнено в составе процессора, блока памяти, интерфейса, дисплея и блока ручного управления трубопроводным диагностическим роботом с помощью клавиатуры и джойстика.In addition, the computerized workplace of the pilot can be performed as part of a processor, a memory unit, an interface, a display and a manual control unit for a pipeline diagnostic robot using the keyboard and joystick.

Кроме того, компьютеризированное рабочее место инженера может быть выполнено в составе процессора, блока памяти, интерфейса, дисплея, клавиатуры и блока отображения информации об окружающей среде.In addition, the computerized workplace of an engineer can be performed as part of a processor, a memory unit, an interface, a display, a keyboard, and an environmental information display unit.

Кроме того, нейро-распознаватель может быть выполнен в виде структурно-перестраиваемой архитектуры обобщенного гибридного нейро-нечеткого классификатора на основе интеграции нечеткой клеточной нейронной сети Кохонена и нечеткого многослойного персептрона.In addition, the neuro-recognizer can be made in the form of a structurally tunable architecture of a generalized hybrid neuro-fuzzy classifier based on the integration of the Kohonen fuzzy cell neural network and the fuzzy multilayer perceptron.

Кроме того, универсальный стационарный блок питания может быть выполнен в виде электрического выпрямителя переменного тока, стабилизатора, аккумулятора, блока подзарядки, комплексного блока солнечной батареи и ветряного мини энергоблока.In addition, the universal stationary power supply can be made in the form of an electric AC rectifier, stabilizer, battery, recharge unit, a complex solar battery unit and a mini wind power unit.

Кроме того, универсальный мобильный блок питания может быть выполнен в виде блока подзарядки, аккумулятора, комплексного блока солнечной батареи и ветряного мини энергоблока.In addition, the universal mobile power supply can be made in the form of a recharging unit, a battery, a complex solar battery unit and a mini wind power unit.

Кроме того, прибор химической разведки может быть выполнен в виде анализатора химического состава атмосферы прилежащей территории.In addition, the chemical reconnaissance device can be made in the form of an analyzer of the chemical composition of the atmosphere of the adjacent territory.

Кроме того, измеритель толщины трубы может быть выполнен в виде ультразвукового измерителя толщины материала.In addition, the pipe thickness meter can be made in the form of an ultrasonic material thickness meter.

Кроме того, тактильный датчик может быть выполнен в виде контактного механического идентификатора.In addition, the tactile sensor can be made in the form of a contact mechanical identifier.

Кроме того, материнская платформа выполнена составной, передняя и задняя части соединены посредством центральной оси, что обеспечивает поворот передней части платформы относительно задней части на горизонтальных поворотах трубы и адаптацию платформы к горизонтальным поворотам.In addition, the mother platform is made integral, the front and rear parts are connected by means of a central axis, which ensures rotation of the front of the platform relative to the rear on horizontal pipe turns and adaptation of the platform to horizontal turns.

Устройство по изобретению иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-5.The device according to the invention is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-5.

На фиг. 1 представлена структурная схема управления трубопроводным диагностическим роботом.In FIG. 1 is a structural diagram of a pipeline diagnostic robot control.

На фиг. 2 показан внешний вид размещения трубопроводного диагностического робота на трубе.In FIG. 2 shows the appearance of the placement of the pipeline diagnostic robot on the pipe.

На фиг. 3 приведена схема функционирования трубопроводного диагностического робота на горизонтальном повороте трубы.In FIG. 3 shows a diagram of the functioning of a pipeline diagnostic robot at a horizontal pipe rotation.

На фиг. 4 дана структурно-перестраиваемая архитектура нечеткой клеточной нейронной сети Кохонена.In FIG. Figure 4 shows the structurally tunable architecture of Kohonen's fuzzy cell neural network.

На фиг. 5 представлена структурно-перестраиваемая архитектура обобщенного гибридного нейро-нечеткого классификатора на основе интеграции нечеткой клеточной нейронной сети Кохонена и нечеткого многослойного персептрона.In FIG. Figure 5 shows the structurally tunable architecture of a generalized hybrid neuro-fuzzy classifier based on the integration of a Kohonen fuzzy cell neural network and a fuzzy multilayer perceptron.

Трубопроводный диагностический робот состоит из следующих блоков (фиг. 1):Pipeline diagnostic robot consists of the following blocks (Fig. 1):

1 - аэродинамическая платформа АП;1 - aerodynamic platform AP;

2 - материнская платформа МП;2 - motherboard platform MP;

3 - привод ведущего колеса;3 - drive wheel drive;

4 - контроллер управления приводом движения;4 - motion drive control controller;

5 - контроллер управления приводами стабилизации и поддерживающего колеса;5 - controller for controlling stabilization drives and a supporting wheel;

6 - аэропривод горизонтальной стабилизации левый АГСЛ;6 - the horizontal stabilization aerodrive left AGSL;

7 - тактильный датчик;7 - tactile sensor;

8 - поддерживающее колесо с приводом поддерживающего колеса;8 - a supporting wheel with a supporting wheel drive;

9 - аэропривод горизонтальной стабилизации правый АГСП;9 - the horizontal horizontal stabilization aircraft right AGSP;

10 - микроконтроллер управления МУ;10 - microcontroller control MU;

11 - нейро-распознаватель HP;11 - neuro-recognizer HP;

12 - блок распознавания химических утечек БРХУ;12 - block recognition of chemical leaks BRHU;

13 - сигнализатор химических утечек СХУ;13 - alarm chemical leaks CFS;

14 - блок разметки повреждений БРП;14 - block marking damage PDU;

15 - блок устранения утечек БУУ;15 - block leak elimination BUU;

16 - автопилот;16 - autopilot;

17 - гироскоп;17 - a gyroscope;

18 - акселерометр;18 - accelerometer;

19 - блок стабилизации БС;19 - block stabilization BS;

20 - блок управления навесным оборудования БУНО;20 - control unit mounted equipment BUNO;

21 - локатор;21 - locator;

22 - прибор радиационной и химической разведки ПРХР;22 - radiation and chemical reconnaissance device PRHR;

23 - высотомер;23 - altimeter;

24 - магнитометр;24 - magnetometer;

25 - цветная 3D видеокамера ЦВ;25 - color 3D video camera CV;

26 - анализатор звука АЗ;26 - sound analyzer AZ;

27 - прибор ночного видения ПНВ;27 - night vision device NVD;

28 - тепловизор с блоком подсветки;28 - thermal imager with a backlight unit;

29 - первый приемопередатчик ППП;29 - the first transceiver RFP;

30 - второй приемопередатчик ВПП;30 - second runway transceiver;

31 - компьютеризованное рабочее место инженера КРМИ;31 - computerized workplace engineer KRMI;

32 - компьютеризованное рабочее место пилота КРМП;32 - computerized workplace pilot KRMP;

33 - цифровой блок телеметрии ЦБТ;33 - digital block telemetry CBT;

34 - антенный блок с автотрекером АБА;34 - antenna unit with autotracker ABA;

35 - блок шифрования БШ;35 - block encryption BS;

36 - универсальный пульт управления роботом УПУР;36 - universal remote control robot UPUR;

37 - определитель координат (GPS, ГЛОНАСС) ОК;37 - coordinate determinant (GPS, GLONASS) OK;

38 - измеритель толщины трубы ИТТ;38 - measuring tube thickness ITT;

39 - универсальный стационарный блок питания УСБП;39 - universal stationary power supply unit;

40 - универсальный мобильный блок питания УМБП;40 - universal mobile power supply UMBP;

41 - боковые колеса.41 - side wheels.

Заявленное устройство функционирует как трубопроводный диагностический робот и работает в двух режимах:The claimed device functions as a pipeline diagnostic robot and operates in two modes:

1) подготовки эталонного изображения и формирования программы работы;1) preparation of a reference image and the formation of a work program;

2) выполнения заданных диагностических операций.2) performing specified diagnostic operations.

В первом режиме через универсальный пульт управления УПУР 36 включаются все блоки ТДР и с помощью компьютеризированного рабочего места инженера КРМИ 31 через блок шифрования 35, первый и второй приемо-передатчики 29, 30 в память микроконтроллера управления МУ 10 вводится программа работы устройства и эталонные изображения (ЭИ) диагностируемой трубы и местности. Эталонные изображения формируются, во-первых, в виде электронной карты местности и трубы методом тестированного проезда ТДР по трубе, которую в дальнейшем планируется периодически диагностировать, во-вторых, методом математического и компьютерного моделирования или средствами системы ГЛОНАСС [4, 5]. В процессе подготовки ЭИ включается материнская платформа МП 2 и с помощью аэродинамической платформы АП 1 начинается движение по исследуемой трубе. Управляют движением системы МП 2 - АП 1 осуществляют с помощью контроллера управления приводом движения КУПД 4, подающего сигнал на привод ведущего колеса ПВК 3, который обеспечивает движение ТДР вперед/назад по трубе. Горизонтальное положение на трубе обеспечивают гироскоп 17, поддерживающее колесо ПК 8 и аэроприводы горизонтальной стабилизации левый АГСЛ 6 и правый АГСП 9. АГСЛ 6 и АГСП 9 осуществляют горизонтальную стабилизацию с помощью пропеллеров 45, работающих раздельно (см. фиг. 2). АГСЛ 6 и АГСП 9 управляются микроконтроллером управления МУ 10 через контроллер управления приводами стабилизации и поддерживающего колеса КУПС 5.In the first mode, all TDR units are turned on via the universal control panel UPUR 36 and, using the computerized workstation of the KRMI engineer 31, through the encryption block 35, the first and second transceivers 29, 30, the device’s operation program and reference images are entered into the memory of the control microcontroller MU 10 ( EI) of the diagnosed pipe and terrain. Reference images are formed, firstly, in the form of an electronic map of the terrain and the pipe using the tested TDR passage through the pipe, which is planned to be periodically diagnosed in the future, and secondly, by the method of mathematical and computer modeling or by the GLONASS system [4, 5]. In the process of preparing the EI, the MP 2 mother platform is turned on and, using the AP 1 aerodynamic platform, movement along the pipe under study begins. The motion of the MP 2 - AP 1 system is controlled by the KUPD 4 motion drive control controller, which supplies a signal to the drive wheel of the PVC 3, which ensures the movement of the TDR forward / backward along the pipe. A horizontal position on the pipe is provided by a gyroscope 17 supporting the PC 8 wheel and horizontal stabilization air drives left AGSL 6 and right AGSP 9. AGSL 6 and AGSP 9 carry out horizontal stabilization using propellers 45 operating separately (see Fig. 2). AGSL 6 and AGSP 9 are controlled by the MU 10 control microcontroller through the controller for controlling the stabilization drives and the supporting wheel of KUPS 5.

В процессе подготовки ЭИ воспринимается и фиксируется визуальная и иная информация об окружающей среде цветной 3D видеокамерой ЦВ 25, тепловизором 28, прибором ночного видения ПНВ 27, локатором 21, прибором радиационной и химической разведки ПРХР 22, а также фиксируется информация от измерителя толщины трубы ИТТ 38, высотомера 23, магнитометра 24, анализатор звука АЗ 26 и определителя координат GPS/ГЛОНАСС ОК 37. Информация из локатора 21 через блок управления навесным оборудованием 20 поступает на микроконтроллер управления 10. При этом блок БУНО 20 по сигналам от МУ 10 управляет таким оборудованием, как высотомер 23, анализатор звука 26, тепловизор 28, ПНВ 27, ПНВ 27, ИТТ 38, магнитометр 24, локатор 21, ПРХР 22 и ОК 37. Кроме того, в режиме подготовки эталонного изображения определяют навигационные параметры от гироскопа 17 и акселерометра 18, фиксируют координаты и скорость движения системы МП2 - АП1 [6]. Управляет работой гироскопа 17 и акселерометра 18 блок стабилизации БС 19 по сигналам от МУ 10. При использовании заданной программы включается автопилот 16, управляющий движением системой МП 2 - АП 1 по заданной траектории. Для исключения перехвата информации сторонними объектами используется блок шифрования 35, который шифрует информацию. Управляет работой ТДР оператор с помощью компьютеризированного рабочего места пилота КРМП 32, а вся информация отображается на дисплее компьютеризированного рабочего места инженера КРМИ 31. Информация на КРМП 32 и КРМИ 31 обрабатывается и отображается с помощью цифрового блока телеметрии ЦБТ 33. Для надежной связи используется антенный блок с автотрекером АБА 34, реализующий узконаправленный электронный пучок. В анализатор звука 26 записывается эталонная звуковая информация. На этом этап подготовки ЭИ заканчивается.In the process of preparing EI, visual and other environmental information is perceived and recorded by means of a color 3D video camera CV 25, thermal imager 28, night vision device PNV 27, locator 21, radiation and chemical reconnaissance device PRHR 22, and information from the pipe thickness gauge ITT 38 is also recorded , altimeter 23, magnetometer 24, sound analyzer AZ 26 and GPS / GLONASS OK 37 position determiner. Information from the locator 21 is transmitted via the attachment control unit 20 to the control microcontroller 10. Moreover, the BUNO unit 20 the signals from MU 10 controls such equipment as an altimeter 23, sound analyzer 26, thermal imager 28, PNV 27, PNV 27, ITT 38, magnetometer 24, locator 21, PRHR 22 and OK 37. In addition, navigation images are determined in the preparation mode of the reference image parameters from the gyroscope 17 and the accelerometer 18, fix the coordinates and speed of the MP2 - AP1 system [6]. The stabilization unit BS 19 controls the operation of the gyroscope 17 and accelerometer 18 according to signals from MU 10. When using the specified program, the autopilot 16 is activated, which controls the movement of the MP 2 - AP 1 system along a predetermined path. To exclude the interception of information by third-party objects, an encryption block 35 is used, which encrypts the information. The operator controls the work of the TDR with the help of the computerized workstation of the KRMP 32 pilot, and all the information is displayed on the computerized workstation of the KRMI 31 engineer. The information on the KRMP 32 and the KRMI 31 is processed and displayed using the digital telemetry unit CBT 33. The antenna unit is used for reliable communication with an ABA 34 autotracker that implements a narrowly focused electron beam. The sound analyzer 26 records the reference audio information. At this stage, the preparation of EI ends.

Во втором режиме функционирования ТДР (режим диагностики) все вышеперечисленные блоки работают аналогично этапу подготовки ЭИ, за исключением вновь введенных следующих операций. Включаются в работу нейро-распознаватель HP 11, обеспечивающий анализ и распознавание характеристик трубы и окружающей среды, микроконтроллер управления МУ 10, накапливающий и анализирующий информацию и строящий стратегию выполнения поставленной задачи ТДР. При работе нейро-распознавателя 11 сравниваются ЭИ (эталонные изображения) и ТИ (текущее изображение); ТИ через микроконтроллер МУ 10 и БУНО 20 воспринимается датчиками информации (приборами съема информации и передачи ее потребителю 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 38). Нейро-распознаватель HP 11 функционирует, используя нейро-нечеткие методы [7]. МУ 10 реализован известными средствами и выполняет операции вычисления, синхронизации, управления и хранения, например, содержит оперативное запоминающее устройство, блок памяти, блок вычислений и задатчик сигналов управления [8]. В процессе работы предлагаемого устройства диагностируется как труба трубопровода, так и окружающая территория на случай появления вредных выбросов из трубы или из других источников. Анализатор звука 26, функционирующий аналогично нейро-распознавателю 11, распознает звук, например, аварийный сигнал или звук опасных воздействий - взрывы, механические повреждения трубопровода. Кроме этого, с помощью ИТТ 38 оценивается толщина трубы, и данная информация передается в нейро-распознаватель HP для определения критического состояния трубопровода. С помощью блока распознавания химических утечек БРХУ 12 определяется место утечек, которое блоком разметки повреждений БРП 14 отмечается красителем, о чем оператор сигнализируется звуком или визуально на экране КРМИ 31. БРП 14 выполнен в виде управляемого пульверизатора, содержит собственно пульверизатор и механизм нажатия кнопки пульверизатора [9]. В случае необходимости блок устранения утечек БУУ 15 устраняет трещины (механические повреждения, царапины, пробои) путем ее заливки химическим веществом, например, композитом, цементным раствором. БУУ 15 выполнен аналогично БРП 14.In the second mode of functioning of the TDR (diagnostic mode), all of the above blocks work similarly to the stage of preparation of EI, with the exception of the newly introduced following operations. The HP 11 neuro-recognizer is included in the work, providing analysis and recognition of the characteristics of the pipe and the environment, the MU 10 microcontroller, which accumulates and analyzes information and builds a strategy for fulfilling the task of the TDR. When the neuro-recognizer 11 is compared, EI (reference images) and TI (current image); TI through the microcontroller MU 10 and BUNO 20 is perceived by information sensors (devices for retrieving information and transmitting it to the consumer 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 38). The neuro-recognizer HP 11 operates using neuro-fuzzy methods [7]. MU 10 is implemented by known means and performs operations of calculation, synchronization, control and storage, for example, it contains random access memory, a memory unit, a calculation unit and a control signal setter [8]. In the process of the proposed device is diagnosed as a pipe of the pipeline, and the surrounding area in case of harmful emissions from the pipe or from other sources. The sound analyzer 26, operating similarly to the neuro-recognizer 11, recognizes sound, for example, an alarm signal or the sound of dangerous effects - explosions, mechanical damage to the pipeline. In addition, with the help of ITT 38, the thickness of the pipe is estimated, and this information is transmitted to the HP neuro-recognizer to determine the critical condition of the pipeline. Using the chemical leak detection unit BRCU 12, the leak location is determined, which is indicated by a dye in the PDU 14 damage marking unit, which the operator is signaled by sound or visually on the screen of the CRMI 31. The PDU 14 is made in the form of a controlled spray gun, contains the spray gun itself and the mechanism for pressing the spray button [ nine]. If necessary, the leakage block BUU 15 eliminates cracks (mechanical damage, scratches, breakdowns) by pouring it with a chemical substance, for example, composite, cement mortar. BUU 15 is made similar to the PDU 14.

При движении ТДР по трубе возможны препятствия, о чем сигнализирует тактильный датчик ТД 7, цветная 3D видеокамера ЦК 25, тепловизор 28 и локатор 21. В этом случае ТДР перемещается через препятствия, используя пропеллеры, ведущее колесо, поддерживающее колесо. Кроме этого, проводится радиационный и химический контроль окружающей среды с помощью ПРХР 22, а также определяются места установки взрывчатых веществ с помощью магнитометра 24 [9, 10]. Вся полученная информация запоминается и отображается на экранах КРМИ 31 и КРМП 32. Кроме электронного отображения информации об опасных местах производится ее электронная разметка на экранах и в памяти КРМИ 31 и КРМП 32. В случае необходимости оператор с помощью КРМП 32 переводит функционирование заявленного устройства в автоматизированный/ручной режим работы.When the TDR moves through the pipe, obstacles are possible, as indicated by the TD 7 tactile sensor, the TsK 25 color 3D video camera, the thermal imager 28, and the locator 21. In this case, the TDR moves through the obstacles using propellers, a driving wheel, and a supporting wheel. In addition, radiation and chemical monitoring of the environment is carried out with the help of PXR 22, and the installation sites of explosives using a magnetometer 24 are also determined [9, 10]. All the information received is stored and displayed on the screens of the KMI 31 and KMP 32. In addition to the electronic display of information about dangerous places, it is electronically marked on the screens and in the memory of the KMI 31 and KMP 32. If necessary, the operator uses the KMP 32 to transfer the functioning of the claimed device to an automated / manual operation.

Универсальный мобильный блок питания УМБП 40, осуществляющий электропитание мобильной части предлагаемого устройства, может состоять из аккумулятора, блока подзарядки на основе комплектации солнечной батареей и ветряным мини энергоблоком. Универсальный стационарный блок питания УСБП 39 может быть выполнен в виде выпрямителя переменного тока, стабилизатора, аккумулятора, блока подзарядки от блока солнечных батарей и ветряного мини энергоблока.The universal mobile power supply unit UMBP 40, which provides power to the mobile part of the proposed device, may consist of a battery, a charging unit based on a complete set with a solar battery and a mini wind power unit. The universal stationary power supply unit USBP 39 can be made in the form of an AC rectifier, a stabilizer, a battery, a charging unit from a solar unit and a mini wind power unit.

На фиг. 2 показано размещение трубопроводного диагностического робота на трубе. Здесь показаны следующие блоки:In FIG. 2 shows the placement of the pipeline diagnostic robot on the pipe. The following blocks are shown here:

2 - материнская платформа МП;2 - motherboard platform MP;

3 - привод ведущего колеса ПВК;3 - drive wheel drive PVC;

8 - поддерживающее колесо ПК;8 - supporting wheel PC;

41 - боковые колеса;41 - side wheels;

42 - труба трубопровода;42 - pipe pipe;

43 - процессорный блок;43 - processor unit;

44 - ось;44 - axis;

45 - пропеллеры.45 - propellers.

На фиг. 2 показана часть устройства трубопроводного диагностического робота, который с помощью материнской платформы 2 устанавливается на трубе 42. Приводом ведущего колеса 3 и поддерживающего колеса 8 фиксируется высота установления материнской платформы 2 над корпусом трубы 42. Конфигурация материнской платформы 2 и расположение колес соответствуют радиусу (или профилю) трубы 42. Четыре боковых колеса обеспечивают устойчивое положение платформы 2 на трубе 42, включая горизонтальные изгибы трубы. Горизонтальное положение аэродинамической платформы 1 регулируется с помощью аэроприводов горизонтальной стабилизации с пропеллерами, левого 6 и правого 9. Для адаптации материнской платформы 2 к изгибу трубы платформа 2 выполнена из двух частей, соединенных по оси 44. В процессорном блоке 43 размещаются электронные узлы трубопроводного диагностического робота, показанные на структурной схеме фиг. 1. Аэродинамическая платформа 1 может быть выполнена в виде квадрокоптера, гексокоптера или с другим количеством пропеллеров. При движении системы МП2 - АП1 по трубе, имеющей наклон к горизонту, с помощью блоков 17, 18, 19, 21, 25, 10 определяется угол наклона трубы к горизонту, затем движение робота задается с помощью средств перемещения 3, 8, 45 (см. фиг. 2).In FIG. 2 shows a part of the device of the pipeline diagnostic robot, which is installed on the pipe 42 using the mother platform 2. The drive height of the mother platform 2 above the pipe body 42 is fixed by the drive of the driving wheel 3 and the supporting wheel 8. The configuration of the mother platform 2 and the location of the wheels correspond to the radius (or profile ) pipes 42. Four side wheels provide a stable position of the platform 2 on the pipe 42, including horizontal bends of the pipe. The horizontal position of the aerodynamic platform 1 is regulated using horizontal stabilization air drives with propellers, left 6 and right 9. To adapt the mother platform 2 to the pipe bend, platform 2 is made of two parts connected along axis 44. The electronic units of the pipeline diagnostic robot are placed in the processor unit 43 shown in the block diagram of FIG. 1. Aerodynamic platform 1 can be made in the form of a quadrocopter, hexocopter or with a different number of propellers. When the MP2 - AP1 system moves along a pipe with an inclination to the horizontal, the angle of inclination of the pipe to the horizon is determined using blocks 17, 18, 19, 21, 25, 10, then the movement of the robot is set using the means of movement 3, 8, 45 (cm Fig. 2).

На фиг. 3 приведена схема положения трубопроводного диагностического робота на изгибе трубы 42. Здесь ТДР, включающий материнскую платформу 2, перемещается по изгибу трубы 42, опираясь на боковые колеса 41. При этом ТДР адаптируется к изгибу трубы за счет поворота передней части 47 материнской платформы 2 вокруг оси 44 относительно задней части 48 материнской платформы 2. Горизонтальная стабилизация поддерживается пропеллерами 45 (см. фиг. 2).In FIG. 3 shows a diagram of the position of the pipeline diagnostic robot at the bend of the pipe 42. Here, the TDR, including the mother platform 2, moves along the bend of the pipe 42, resting on the side wheels 41. In this case, the TDR adapts to the bend of the pipe by rotating the front part 47 of the mother platform 2 around the axis 44 relative to the rear portion 48 of the mother platform 2. Horizontal stabilization is supported by propellers 45 (see FIG. 2).

Заявителем разработаны нейро-нечеткие методы в интеллектуальных системах обработки и анализа многомерной информации. Нейро-распознаватель 11 основан на архитектуре обучения и распознавания образов обобщенного гибридного нейро-нечеткого классификатора путем интеграции нечеткой клеточной нейронной сети Кохонена с нечетким многослойным персептроном [7, 11, 12].The applicant has developed neuro-fuzzy methods in intelligent systems for processing and analysis of multidimensional information. Neuro-recognizer 11 is based on the architecture of training and pattern recognition of a generalized hybrid neuro-fuzzy classifier by integrating the Kohonen fuzzy cell neural network with a fuzzy multilayer perceptron [7, 11, 12].

При разработке нейро-распознавателя решены следующие задачи:When developing a neuro-recognizer, the following tasks were solved:

- Исследованы структурные и функциональные возможности и ограничения отдельных классов нечетких моделей, нейронных сетей и их композиций, доминирующих при анализе многомерных сложнопостроенных данных.- The structural and functional capabilities and limitations of certain classes of fuzzy models, neural networks and their compositions, which dominate in the analysis of multidimensional complex data, were investigated.

- Предложена схема интеграции высокопроизводительных клеточных нейронных сетей Кохонена с нечеткими методами с целью уменьшения погрешности многомерной кластеризации пересекающихся данных.- A scheme has been proposed for integrating Kohonen’s high-performance cellular neural networks with fuzzy methods in order to reduce the error of multidimensional clustering of intersecting data.

Архитектура обучения нечеткой клеточной нейронной сети Кохонена (FCNN-SOM) приведена на фиг. 4. Здесь использованы следующие обозначения:The Kohonen Fuzzy Cellular Neural Network (FCNN-SOM) learning architecture is shown in FIG. 4. The following notation is used here:

49, 50, 51 - слои нейронов Кохонена N₁, N₂, N_m;49, 50, 51 — layers of Kohonen neurons N ₁ , N ₂ , N _m ;

52, 53, 54 - слои нечеткой кластеризации.52, 53, 54 — layers of fuzzy clustering.

Обучение нейронной сети включает следующие этапы.Neural network training includes the following steps.

Этап 1. Центрирование и стандартизация данных на гиперкуб [-1; 1]ⁿ.Stage 1. Centering and standardization of data on the hypercube [-1; 1] ⁿ .

Этап 2 (инициализация начального состояния нейронов сети) заключается в постепенном втягивании активными нейронами неактивных нейронов в нормированный гиперкуб пространства учебных образцов. Для этого все нейроны помещаются в произвольную точку на гиперсфере достаточно большого радиуса

центр которой совпадает с центром пространства учебных образцов (n - размерность пространства учебных образцов).Stage 2 (initialization of the initial state of network neurons) consists in the gradual retraction by the active neurons of inactive neurons into the normalized hypercube of the space of training samples. To do this, all neurons are placed at an arbitrary point on a hypersphere of a sufficiently large radius

the center of which coincides with the center of the space of educational samples (n is the dimension of the space of educational samples).

Этап 3 - обучение слоя Кохонена клеточным автоматом КА. КА переходит в новое состояние один раз в конце каждой эпохи, после подачи на входы сети всех учебных образцов. Любой 1-й нейрон слоя Кохонена в итерациях эпохи может изменить свой многомерный вектор состояния в двух случаях - нейрон стал победителем или нейрон является соседом другого победившего нейрона.Stage 3 - training of the Kohonen layer with a CA cellular automaton. The spacecraft passes into a new state once at the end of each era, after all the training samples are fed to the network inputs. Any 1st neuron of the Kohonen layer in iterations of the era can change its multidimensional state vector in two cases - the neuron becomes a winner or the neuron is a neighbor of another victorious neuron.

Разработана концептуальная нейрокогнитивная схема анализа и интерпретации многомерных сложнопостроенных данных (см. фиг. 4), основанная на двух способах представления знаний: экстенсиональном (распознавание обобщенных образов) и интенсиональном (выделение интегральных признаков классов) [7]. На ее основе разработана архитектура и схема обучения обобщенного гибридного нейро-нечеткого классификатора на основе интеграции нечеткой клеточной нейронной сети Кохонена с нечетким многослойным персептроном. Интеграция нечеткой клеточной нейронной сети Кохонена с нечетким многослойным персептроном является известной (Энциклопедия кибернетики. Киев, Главная редакция Украинской Советской энциклопедии. Т2. 1974. стр. 156-158), и реализована в изобретении в виде нейро-распознавателя 11 (фиг. 5).A conceptual neurocognitive scheme for the analysis and interpretation of multidimensional complex-structured data (see Fig. 4) was developed, based on two ways of representing knowledge: extensional (recognition of generalized images) and intensional (identification of integral features of classes) [7]. Based on it, the architecture and training scheme of the generalized hybrid neuro-fuzzy classifier based on the integration of the Kohonen fuzzy cell neural network with a fuzzy multilayer perceptron was developed. The integration of the Kohonen fuzzy cell neural network with a fuzzy multilayer perceptron is known (Cybernetics Encyclopedia. Kiev, Main Edition of the Ukrainian Soviet Encyclopedia. T2. 1974. p. 156-158), and is implemented in the invention as a neuro-recognizer 11 (Fig. 5) .

На фиг. 5 даны следующие обозначения:In FIG. 5 the following notation is given:

55, 56 - скрытые слои многослойного персептрона;55, 56 — hidden layers of a multilayer perceptron;

57, 58 - выходные слои FCNN-SOM-FMLP.57, 58 are output layers of FCNN-SOM-FMLP.

Преимуществом предлагаемого устройства перед известным является то, что его оборудование позволяет автоматически управлять роботом при перемещении по трубе с горизонтальной стабилизацией, определять тип и место химических утечек, обнаруживать и устранять место утечки, определять и преодолевать препятствие, оценивать свое пространственное положение и скорость движения, получать и распознавать информацию о химической и радиационной обстановке, определять места взрывчатых веществ, электронно размечать опасные места трубопровода и обеспечивать длительное автономное функционирование робота.The advantage of the proposed device over the well-known is that its equipment allows you to automatically control the robot when moving along a pipe with horizontal stabilization, determine the type and place of chemical leaks, detect and eliminate the leak, determine and overcome the obstacle, evaluate your spatial position and speed, get and recognize information about the chemical and radiation conditions, identify places of explosives, electronically mark dangerous places in the pipeline and provide long-term autonomous functioning of the robot.

Преимущество достигается за счет улучшения технических характеристик по сравнению с ближайшим аналогом [3], а именно:The advantage is achieved by improving the technical characteristics compared to the closest analogue [3], namely:

1. Повышается точность определения координат местоположения трубопроводного диагностического робота за счет введения определителя координат 37, высотомера 23, гироскопа 17, акселерометра 18, блока стабилизации 19, нейро-распознавателя 11, микроконтроллера управления 10, автопилота 16, цветной 3D видеокамеры 27, тепловизора 28, прибора ночного видения 27 и блока управления навесным оборудованием 20. Высокая точность местоположения робота достигается более высокой точностью оценки координат трубопроводного диагностического робота и использования дополнительной информации при сравнении текущего и эталонного изображений.1. The accuracy of determining the coordinates of the location of the pipeline diagnostic robot is increased by introducing a coordinate determiner 37, an altimeter 23, a gyroscope 17, an accelerometer 18, a stabilization unit 19, a neuro-recognizer 11, a microcontroller 10, an autopilot 16, a color 3D video camera 27, an imager 28, night vision device 27 and attachment control unit 20. High accuracy of the location of the robot is achieved by a higher accuracy of the coordinates of the pipeline diagnostic robot and the use of additional information when comparing the current and reference images.

2. Улучшается маневренность за счет возможностей перемещения по трубе и воздушного преодоления препятствий.2. Maneuverability is improved due to the ability to move along the pipe and overcome obstacles by air.

3. Обеспечиваются автоматический и автоматизированный режим управления трубопроводным диагностическим роботом. Автоматизированный режим осуществляется оператором с помощью универсального пульта управления роботом 36, компьютеризированного рабочего места пилота 32 и компьютеризированного рабочего места инженера 31. Автоматический (автономный) режим выполняется по автоматической программе, записанной в память микроконтроллера управления 10, и при ее адаптации в процессе работы (подстройке программы и параметров с учетом информации от нейро-распознавателя 11, автопилота 16 и другой текущей информации, поступающей в микроконтроллер управления 10).3. An automatic and automated control mode of the pipeline diagnostic robot is provided. The automated mode is carried out by the operator using the universal control panel of the robot 36, the computerized workplace of the pilot 32 and the computerized workplace of the engineer 31. The automatic (stand-alone) mode is performed according to the automatic program recorded in the memory of the microcontroller 10, and when it is adapted during operation (adjustment programs and parameters, taking into account information from the neuro-recognizer 11, autopilot 16 and other current information received by the control microcontroller 10).

4. Расширяются функциональные возможности трубопроводного диагностического робота, заключающиеся, во-первых, в возможности перемещения по трубе за счет привода ведущего колеса 3, боковых колес 41, поддерживающего колеса 8, аэродинамической платформы 1, аэроприводов горизонтальной стабилизации левого 6 и правого 9, в способности перемещения по наклонной и горизонтальной поверхности трубы, распознавания и обхода препятствий путем использования цветной 3D видеокамеры 25, тепловизора 28, прибора ночного видения 27, локатора 21, высотомера 23 и нейро-распознавателя 11, колес 3, 8, 41 и пропеллеров 45, в-третьих, в обеспечении поиска взрывчатых веществ, разметки опасных мест и оценки окружающей среды и помощью магнитометра 24 (миноискателя), прибора радиационной и химической разведки 22; в-четвертых, в отмечании на электронной карте местности заминированных, химически и радиационно опасных участков и других опасных объектов (техники, препятствий и др.), в-пятых, устранения повреждений (трещины, пробои, царапины) на трубе с помощью блока устранения утечек 15.4. The functionality of the pipeline diagnostic robot is expanding, which consists, firstly, in the possibility of moving through the pipe due to the drive of the driving wheel 3, side wheels 41, supporting wheels 8, aerodynamic platform 1, horizontal stabilization air drives of left 6 and right 9, in the ability moving along the inclined and horizontal surface of the pipe, recognition and avoidance of obstacles by using a color 3D video camera 25, thermal imager 28, night vision device 27, locator 21, altimeter 23 and neuro -recognition 11, wheels 3, 8, 41 and propellers 45, thirdly, to ensure the search for explosives, marking of dangerous places and environmental assessment using a magnetometer 24 (mine detector), radiation and chemical reconnaissance device 22; fourthly, in marking on an electronic map of the area mined, chemically and radiation hazardous areas and other hazardous objects (equipment, obstacles, etc.), fifthly, eliminating damage (cracks, breakdowns, scratches) on the pipe using the leak elimination unit fifteen.

5. Повышается быстродействие и оперативность выполнения заданных операций трубопроводным диагностическим роботом за счет реализации параллельных гибридных нейро-нечетких вычислений, анализа и обработки многомерной информации, в т.ч. 3D изображений, выполнения автоматического и автоматизированного режимов работы.5. Increases the speed and efficiency of performing specified operations by a pipeline diagnostic robot due to the implementation of parallel hybrid neuro-fuzzy calculations, analysis and processing of multidimensional information, including 3D images, performing automatic and automated modes of operation.

6. Увеличивается длительность автономного режима работы за счет использования универсального мобильного блока питания 40 и универсального стационарного блока питания 39, которые имеют систему подзарядки.6. Increases the duration of the offline mode through the use of a universal mobile power supply 40 and a universal stationary power supply 39, which have a recharging system.

7. Улучшается удобство обслуживания трубопроводного диагностического робота за счет дополнительно введенных компьютеризированных рабочих мест пилота 32 и инженера 31, выполнения автоматического и автоматизированного режимов управления трубопроводным диагностическим роботом, предоставления различной информации о функционировании трубопроводного диагностического робота и состоянии внешней среды, а также быстрой сборки, разборки и транспортировки трубопроводного диагностического робота.7. The serviceability of the pipeline diagnostic robot is improved due to the additionally introduced computerized workstations of the pilot 32 and engineer 31, automatic and automated control modes of the pipeline diagnostic robot, providing various information on the functioning of the pipeline diagnostic robot and the state of the environment, as well as quick assembly, disassembly and transportation of the pipeline diagnostic robot.

8. Обеспечивается безопасность функционирования трубопроводного диагностического робота путем использования различной информации о состоянии внешней среды (блоки 20-28), распознавания объектов внешней среды нейро-распознавателем 11 и выработки безопасных управляющих движений микроконтроллером управления 10.8. The functioning of the pipeline diagnostic robot is ensured by using various information about the state of the external environment (blocks 20-28), recognition of environmental objects by the neuro-recognizer 11, and generation of safe control movements by the microcontroller of control 10.

9. Обеспечение собственной информационной безопасности трубопроводного диагностического робота, осуществляемой блоком шифрования 35.9. Ensuring own information security of the pipeline diagnostic robot, carried out by the encryption unit 35.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Schroder Singa 100 [Электронный ресурс. Обращение - июль, 2018 г.]. URL: http://robotrends.ru/pub/1629/v-kitae-nachali-primenyat-dlya-kontrolya-vodostokov-besprovodnyy-robot-krauler.1. Schroder Singa 100 [Electronic resource. Appeal - July, 2018]. URL: http://robotrends.ru/pub/1629/v-kitae-nachali-primenyat-dlya-kontrolya-vodostokov-besprovodnyy-robot-krauler.

2. Наземный дрон для проверки трубопроводов, FW 150 L series [Электронный ресурс. Обращение - июль, 2018 г.]. URL: http://www.directindustry.com.ru/prod/r-drone/product-161446-1724782.html.2. Ground drone for testing pipelines, FW 150 L series [Electronic resource. Appeal - July, 2018]. URL: http://www.directindustry.com.ru/prod/r-drone/product-161446-1724782.html.

3. Наземный дрон HYRA [Электронные ресурсы. Обращение - июль, 2018 г.]. URL: http://www.directindustry.com.ru/prod/ritec-rohr-inspektions-technik-gmbh/product-91489-1731284.html; https://www.ritec-tv.de/en/product-details/fw-90-1-option-53354.html.3. Ground drone HYRA [Electronic resources. Appeal - July, 2018]. URL: http://www.directindustry.com.ru/prod/ritec-rohr-inspektions-technik-gmbh/product-91489-1731284.html; https://www.ritec-tv.de/en/product-details/fw-90-1-option-53354.html.

4. Сырямкин В.И., Соломонов Ю.С. и др. Способ управления движущимся объектом и устройство для его осуществления. Патент на изобретение РФ №2476825 от 10.03.2011. Публ. 27.02.2013. Бюл. №6.4. Syryamkin V.I., Solomonov Yu.S. and others. A method of controlling a moving object and a device for its implementation. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2476825 of 03/10/2011. Publ. 02/27/2013. Bull. No. 6.

5. Сырямкин В.И., Шидловский B.C. Корреляционно-экстремальные радионавигационные системы. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2010. - стр. 73-183.5. Syryamkin V.I., Shidlovsky B.C. Correlation-extreme radio navigation systems. Tomsk: Publishing House Tom. University, 2010 .-- pp. 73-183.

6. Ориентация и навигация подвижных объектов: современные информационные технологии / Под ред. Б.С. Алешина и др. - М.: Физматлит, 2006. - 424 с.6. Orientation and navigation of moving objects: modern information technology / Ed. B.S. Alyoshina et al. - M .: Fizmatlit, 2006 .-- 424 p.

7. Абрамова Т.В., Ваганова Е.В., Горбачев С.В., Сырямкин В.И., Сырямкин М.В. Нейро-нечеткие методы в интеллектуальных системах обработки и анализа многомерной информации. - Томск: Изд-во Том. ун-та. 2014 - 442 с. (см. стр. 9-71, 338-434).7. Abramova T.V., Vaganova E.V., Gorbachev S.V., Syryamkin V.I., Syryamkin M.V. Neuro-fuzzy methods in intelligent systems for processing and analysis of multidimensional information. - Tomsk: Publishing house Tom. un-that. 2014 - 442 p. (see pages 9-71, 338-434).

8. Контроллер ATmega328 [Электронный ресурс. Обращение - июль, 2018 г.]. URL: https://prototype.org.ua/handbook/microchips/microcontrollers/avr/megaavr/atmega328.8. Controller ATmega328 [Electronic resource. Appeal - July, 2018]. URL: https://prototype.org.ua/handbook/microchips/microcontrollers/avr/megaavr/atmega328.

9. Измерители и анализаторы [Электронный ресурс]. URL: https://goo.gl/tk8ELV.9. Meters and analyzers [Electronic resource]. URL: https://goo.gl/tk8ELV.

10. Все о металлоискателях и металлодетекторах. Принцип работы [Электронный ресурс. Обращение - июль, 2018 г.]. URL: http://perstni.corn/magazine/metalloiskateli/printsip-raboti-metalloislkatelya.html.10. All about metal detectors and metal detectors. The principle of operation [Electronic resource. Appeal - July, 2018]. URL: http: //perstni.corn/magazine/metalloiskateli/printsip-raboti-metalloislkatelya.html.

11. Энциклопедия кибернетики. Киев, Главная редакция Украинской Советской энциклопедии. Т2. 1974. стр. 156-158.11. Encyclopedia of cybernetics. Kiev, Main Edition of the Ukrainian Soviet Encyclopedia. T2. 1974. p. 156-158.

12. Горбачев С.В. и др. Физическая интерпретация обучения нейронов в нечетких кластеризующих сетях при использовании микротомографии в медико-биологических исследованиях. Вестник ВолгГМУ. Выпуск 3(36), 2017.12. Gorbachev S.V. et al. Physical interpretation of neuron training in fuzzy clustering networks using microtomography in biomedical research. Bulletin of Volgograd State Medical University. Issue 3 (36), 2017.

Claims

1. Pipeline diagnostic robot, which includes a movable mother platform with drive wheels and drive wheels, a video camera, a gas detector, a backlight unit, a robot control panel and power sources,

characterized in that the said mother platform 2 is equipped with an aerodynamic platform AP 1 including a supporting wheel PC 8 with a supporting wheel drive, an aerosol horizontal stabilization left AGSL 6 with a propeller 45, an aerodrive horizontal stabilization right AGSP 9 with a propeller 45, a motion drive control controller 4 and controller for controlling stabilization drives and supporting wheel of KUPS 5,

and also contains attachments for receiving, processing information and control, consisting of: control microcontroller MU 10; neurorecognition HP 11; autopilot 16; GPS / GLONASS OK 37 coordinates determinant; stabilization unit BS 19; gyroscope 17; accelerometer 18; attachment control unit BUNO 20; locator 21; sound analyzer AZ 26; thermal imager 28; night vision device PNV 27; color 3D video camera CV 25; tactile sensor TD 7; pipe thickness gauge ITD 38; altimeter 23; magnetometer 24; radiation and chemical reconnaissance device PRHR 22; chemical leak detection unit BRHU 12; chemical leak detector СХУ 13; unit marking damage PDU 14; leak elimination unit BUU 15; the first transceiver PPP 29; runway second transceiver 30; BS 35 encryption block; computerized workplace of an engineer KRMI 31; computerized workplace of the pilot KRMP 32; digital telemetry unit CBT 33; the antenna unit with the ABA 34 autotracker and is equipped with a universal stationary power supply unit USBP 39 and a universal mobile power supply unit UMBP 40; at the same time, the MU 10 control microcontroller is connected by separate bi-directional communication lines to the KUPD 4 motion drive control controller, the stabilization drive control controller and the KUPS 5 support wheel, the BUNO 20 attachment control unit, GPS / GLONASS OK 37 position finder, autopilot 16, and HP 11 neurorecognition , a chemical leak detection unit BRCU 12, to the first transceiver PPP 29 and to the stabilization unit BS 19; said stabilization unit BS 19, in turn, is connected by bidirectional communication lines to the gyroscope 17 and the accelerometer 18; said BUNO 20 attachment control unit, in turn, is connected by bi-directional communication lines to a radiation and chemical reconnaissance device PRXP 22, an altimeter 23, a magnetometer 24, an ITT 38 pipe thickness meter, a TD 7 tactile sensor, a CV 25 color 3D video camera, a night instrument vision NVD 27, thermal imager 28, sound analyzer AZ 26 and locator 21; said chemical leak detection unit BRCU 12, in turn, is connected by bi-directional communication lines with a chemical leak detector CFS 13, a damage marking unit PDU 14 and a leak elimination unit BUU 15; said controller for controlling stabilization drives and a supporting wheel of KUPS 5, in turn, is connected to a supporting wheel drive of PC 8, a horizontal stabilization air drive to the left AGSL 6, and a horizontal stabilization air drive to the right AGSP 9; said KUPS controller 4, in turn, is connected to the drive wheel 3, and said mobile elements 1-29, 37, 38 are connected to a universal mobile power supply unit UMBP 40, while the first transceiver PPP 29 is connected by a bi-directional communication line to the second transceiver of the runway 30, which, in turn, is connected by a bi-directional communication line with the encryption unit BS 35; the computerized workstation of the engineer KRI 31 is connected by bi-directional communication lines to the universal control panel of the robot UPUR 36, the digital telemetry unit CBT 33, the antenna unit with the automatic tracker ABA 34, the encryption unit BSh 35 and through the universal control panel of the robot UPUR 36 is connected to the computerized workstation of the pilot KRMP 32; the aforementioned computerized workstation of the KRMP 32 pilot, in turn, is connected by bi-directional communication lines to the antenna unit with the ABA 34 autotracker, the digital telemetry unit CBT 33, the BSh 35 encryption unit and the universal robot control unit UPUR 36; said universal robot control unit UPUR 36, in turn, is connected by bidirectional communication lines to an antenna unit with an ABA 34 autotracker and a digital telemetry unit CBT 33, and said elements 30-36 are connected to a universal stationary power supply 39.

2. The device according to p. 1, characterized in that the night-vision device is made in the form of a television camera containing an infrared projector and operating in the infrared optical range.

3. The device according to p. 1, characterized in that the thermal imager is made in the form of a television camera that receives and displays the thermal portrait of the control object.

4. The device according to p. 1, characterized in that the color 3D video camera is made in the form of two optical range receivers that can restore a three-dimensional color image of the control object.

5. The device according to claim 1, characterized in that the locator consists of a scanning beam emitter, a receiver, a display of the received information and an interface for communication with the information consumer.

6. The device according to claim 1, characterized in that the chemical leak detection unit is made in the form of a chemical and gas detector.

7. The device according to claim 1, characterized in that the chemical leak detector is made in the form of an audio and electronic alarm on the screen of the universal control panel.

8. The device according to claim 1, characterized in that the damage marking unit is made in the form of a spray with a dye and a mechanism for pressing a spray button.

9. The device according to claim 1, characterized in that the leak elimination unit is made in the form of a spray bottle with a chemical filler and a mechanism for pressing a spray button.

10. The device according to claim 1, characterized in that the attachment control unit comprises a synchronizer for switching on the sequence of operation of the devices and a unit for controlling the position of the devices for collecting information and transmitting it to the consumer.

11. The device according to claim 1, characterized in that the horizontal and horizontal stabilization air drives are made in the form of an engine, a gearbox, a propeller, and an attachment unit to the aerodynamic platform.

12. The device according to claim 1, characterized in that the motion drive control controller and the stabilization drive control controller and the support wheel are made in the form of a processor, a memory unit, and an interface.

13. The device according to claim 1, characterized in that the control microcontroller is made in the form of a processor, a memory unit and an interface.

14. The device according to p. 1, characterized in that the first and second transceivers are made in the form of a converter, encoder, decoder and amplifier.

15. The device according to claim 1, characterized in that the universal control panel comprises a processor, a memory unit, an interface and a manual control unit for the pipeline diagnostic robot using the keyboard and joystick.

16. The device according to p. 1, characterized in that the computerized workstation of the pilot is made in the form of a processor, a memory unit, an interface, a display and a manual control unit for a pipeline diagnostic robot using the keyboard and joystick.

17. The device according to claim 1, characterized in that the computerized workplace of the engineer is in the form of a processor, a memory unit, an interface, a display, a keyboard and an information display unit.

18. The device according to claim 1, characterized in that the neurorecognition is made in the form of a structurally tunable architecture of a generalized hybrid neuron-fuzzy classifier based on the integration of a fuzzy cell neural network of Kohonen and a fuzzy multilayer perceptron.

19. The device according to p. 1, characterized in that the universal stationary power supply is made in the form of an electric AC rectifier, stabilizer, battery and a comprehensive recharge unit based on a solar battery and a mini-wind power unit.

20. The device according to p. 1, characterized in that the universal mobile power supply is made in the form of a battery and a comprehensive recharge unit based on a solar battery and a mini-wind power unit.

21. The device according to claim 1, characterized in that the radiation and chemical reconnaissance device is based on an analyzer of the chemical composition of the atmosphere.

22. The device according to claim 1, characterized in that the pipe thickness meter is made in the form of an ultrasonic material thickness meter.

23. The device according to p. 1, characterized in that the tactile sensor is made in the form of a contact mechanical identifier.

24. The device according to p. 1, characterized in that the motherboard is made up of two parts, fastened by axial fastening, and when moving on pipe turns provides adaptation by rotating the front of the motherboard in a horizontal plane around the central axis relative to the back of the motherboard .