In-pipe robots are promising solutions for condition assessment, leak detection, water quality monitoring in a variety of other tasks in pipeline networks. Smart navigation is an extremely challenging task for these robots as a result of highly uncertain and disturbing environment for operation. Wireless communication to control these robots during operation is not feasible if the pipe material is metal since the radio signals are destroyed in the pipe environment, and hence, this challenge is still unsolved. In this paper, we introduce a method for smart navigation for our previously designed in-pipe robot [1] based on particle filtering and a two-phase motion controller. The robot is given the map of the operation path with a novel approach and the particle filtering determines the straight and non-straight configurations of the pipeline. In the straight paths, the robot follows a linear quadratic regulator (LQR) and proportional-integral-derivative (PID) based controller that stabilizes the robot and tracks a desired velocity. In non-straight paths, the robot follows the trajectory that a motion trajectory generator block plans for the robot. The proposed method is a promising solution for smart navigation without the need for wireless communication and capable of inspecting long distances in water distribution systems.


翻译:管道内机器人是管道网络中各种其他任务的条件评估、泄漏探测、水质监测的可行解决方案。智能导航对于这些机器人来说是一项极具挑战性的任务,因为操作环境非常不确定和令人不安。如果管道材料是金属的,则操作期间控制这些机器人的无线通信是行不通的,因为管道材料是金属的,因为无线电信号在管道环境中被摧毁,因此,这项挑战仍然尚未解决。在本文件中,我们为原先设计的管道内机器人引入了智能导航方法。基于粒子过滤和两阶段运动控制器而设计的管道内机器人[1][1]的智能导航方法。机器人给出了操作路径图,采用了新颖的方法,而粒子过滤则决定了管道的直向和非直向配置。在直径路径中,机器人遵循一个线性四方调节器(LQR)和比例-异向式(PID)控制器,以稳定机器人并跟踪所希望的速度。在非垂直路径中,机器人遵循了机器人运动轨迹,即运动轨迹断断式发电机的断板计划。拟议的方法是智能导航的可行解决方案,无需进行无线路隔距的无线传输。

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