"Las fallas ocurren un 80,5% menos": sistema de gestión de robots para el diagnóstico de tuberías desarrollado por científicos del Politécnico de Perm

La novedad demuestra una mayor resistencia a fallas con materiales de producción accesibles

Científicos de la Universidad Politécnica Nacional de Investigación de Perm (PNIPU) han desarrollado un nuevo complejo de hardware y software que aumenta la fiabilidad del diagnóstico en un 80% en comparación con los análogos existentes.

Fuente de la imagen generado por la red neuronal Sora

El desarrollo se basa en el uso de dos microcontroladores: Raspberry Pi 4 y Arduino Nano, que distribuyen las tareas entre sí. El primero se encarga de procesar el flujo de vídeo de la cámara, recopilar datos de los sensores y comunicarse con el operador, mientras que el segundo se especializa en el control del sistema de propulsión. Esta división de funciones reduce la carga en cada componente y minimiza la probabilidad de fallos. Una ventaja adicional es el uso de un controlador más potente de 43 amperios, lo que permite utilizar motores de alto rendimiento sin riesgo de sobrecarga.

Ya existen sistemas con uno o dos controladores para gestionar robots dentro de tuberías, pero tienen sus inconvenientes. En primer lugar, las piezas para ellos se fabrican, por regla general, por encargo, lo que aumenta el coste del equipo y complica el proceso de fabricación. En segundo lugar, suele ocurrir que uno de los componentes falla y, en ese caso, todo el sistema se desconecta tras él. Además, suelen utilizar controladores de motor bastante débiles, con una potencia máxima de 5 amperios, lo que no es suficiente para todos los motores. Como resultado, se reduce el tiempo de funcionamiento ininterrumpido del robot, que puede no tener tiempo de inspeccionar todas las secciones de la tubería y detectar todos los defectos.

Dmitry Kuchev, asistente del departamento de "Equipos y automatización de la producción química" de la PNIPU

Fuente de la imagen Servicio de prensa de la PNIPU

Durante las pruebas, el sistema demostró resultados impresionantes. El tiempo medio entre fallos fue de 10,87 horas, casi el doble que el de los análogos que utilizan un solo controlador. Además, la frecuencia de fallos se redujo en un 80,5%.

El sistema de control se probó en un prototipo de robot en condiciones de laboratorio. Superó con éxito secciones de tuberías con geometrías complejas: dos curvas consecutivas de 90° y una transición a una sección recta. Como demostraron los experimentos, nuestro sistema experimenta fallos de funcionamiento un 80,5% menos que un complejo similar que sólo tiene una Raspberry Pi conectada a los controladores; esta configuración es la más utilizada en dispositivos robóticos. En condiciones de carga máxima, el tiempo medio de funcionamiento sin fallos de nuestro sistema fue de 10,87 horas, mientras que el del sistema existente fue de sólo 6,02 horas.

Dmitry Kuchev, asistente del departamento de "Equipos y automatización de la producción química" de la PNIPU

Otra ventaja es la disponibilidad de los componentes. A diferencia de muchas soluciones especializadas, las piezas para este sistema se pueden adquirir en el mercado abierto, lo que simplifica su implementación y mantenimiento. Además, como señalan los científicos, en lugar de controladores extranjeros, también se pueden utilizar análogos nacionales: Repka Pi y Smar Uno.

La tecnología ya ha atraído la atención de grandes empresas industriales, entre ellas «Gazpromneft - Lubricantes», «Redes de calefacción de distribución de Bashkiria» y «T Plus».