The development of mobile robot platforms for inspection has gained traction in recent years with the rapid advancement in hardware and software. However, conventional mobile robots are unable to address the challenge of operating in extreme environments where the robot is required to traverse narrow gaps in highly cluttered areas with restricted access. This paper presents MIRRAX, a robot that has been designed to meet these challenges with the capability of re-configuring itself to both access restricted environments through narrow ports and navigate through tightly spaced obstacles. Controllers for the robot are detailed, along with an analysis on the controllability of the robot given the use of Mecanum wheels in a variable configuration. Characterisation on the robot's performance identified suitable configurations for operating in narrow environments. The minimum lateral footprint width achievable for stable configuration ($<2^\text{o}$~roll) was 0.19~m. Experimental validation of the robot's controllability shows good agreement with the theoretical analysis. A further series of experiments shows the feasibility of the robot in addressing the challenges above: the capability to reconfigure itself for restricted entry through ports as small as 150mm diameter, and navigating through cluttered environments. The paper also presents results from a deployment in a Magnox facility at the Sellafield nuclear site in the UK - the first robot to ever do so, for remote inspection and mapping.


翻译:近年来,随着硬件和软件的快速进步,移动机器人平台的开发在近些年来获得了牵引力;然而,常规移动机器人无法应对在极端环境中操作的挑战,因为需要机器人在限制出入的高度封闭地区缩小差距。本文展示了MIRRAX,这是为应对这些挑战而设计的机器人,其设计能力是通过狭窄的港口重新配置,通过狭窄的港口和紧密的屏障进入受限制的环境。机器人的主计长们详细介绍了机器人的可控性,并分析了机器人在变式配置中使用Mecanum轮的机器人的可控性。机器人的性能特征确定了在狭窄环境中运行的合适配置。稳定的配置(<2 ⁇ text{o}$~roll)可以达到的最低横向足迹宽度为0.19~m。机器人可控性的实验性验证表明,它与理论分析是完全一致的。进一步的实验表明机器人在应对上述挑战方面的可行性:将自己限制进入港口的能力重新配置为150毫米直径,机器人的功能被重新配置在英国的遥控设施中,通过磁铁场的定位也展示了磁场环境。

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