moitvivt Моделирование, оптимизация и информационные технологии Modeling, Optimization and Information Technology 2310-6018 Издательство 10.26102/2310-6018/2025.50.3.008 1934 Конструктивные и мехатронные аспекты разработки роботизированного устройства для оценки геометрических дефектов трубопроводов Structural and mechatronic aspects of the development of a robotic device for assessing geometric defects of pipelines 0000-0002-3422-1237 Хасанов Ильнур Ильдарович Khasanov Ilnur Ildarovich iikhasanov@fa.ru aff-1 Финансовый университет при правительстве Российской Федерации Financial University under the Government of the Russian Federation 01 01 2026 1 1 10.26102/2310-6018/2025.50.3.008 Copyright © Авторы, 2026 2026 This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License

Надежная эксплуатация трубопроводных систем малого диаметра представляет собой важную задачу в обеспечении технологической безопасности производственных объектов, работающих под воздействием высоких температур и давлений. Одним из ключевых факторов, влияющих на возникновение аварийных ситуаций, является утонение стенок труб, вызванное эрозией, коррозией, а также коррозионным растрескиванием под напряжением. В условиях ограниченного пространства и невозможности применения стандартных средств неразрушающего контроля возрастает потребность в разработке компактных автоматизированных решений для внутренней диагностики геометрических параметров трубопроводов. В работе представлена разработка и экспериментальное исследование роботизированного диагностического устройства, предназначенного для внутреннего сканирования труб с минимальным диаметром проходного сечения 130 мм. Устройство представляет собой мехатронную систему с восемью ведущими колесами, приводимыми в движение мотор-редукторами, и управляется микрокомпьютером Raspberry Pi 3. Конструкция корпуса выполнена с использованием аддитивных технологий и включает модули измерения и питания, размещенные в отдельных секциях. Проведены лабораторные испытания, подтверждающие работоспособность устройства и алгоритмов его управления. Разработанный программный комплекс обеспечивает автономное движение устройства, сбор и запись диагностических данных. Полученные результаты позволяют формировать детализированную геометрию трубопровода, выявлять участки с повышенным уровнем овальности и деформаций, что имеет важное значение для оценки остаточного ресурса. Разработанное решение может применяться как в исследовательских задачах, так и в составе промышленных систем неразрушающего контроля труб малого диаметра.

Reliable operation of small-diameter pipeline systems is an important task in ensuring the process safety of industrial facilities operating under high temperatures and pressures. One of the key factors influencing the occurrence of emergency situations is the thinning of pipe walls caused by erosion, corrosion, and stress corrosion cracking. In conditions of limited space and the impossibility of using standard non-destructive testing tools, there is an increasing need to develop compact automated solutions for internal diagnostics of pipeline geometric parameters. This paper presents the development and experimental study of a robotic diagnostic device designed for internal scanning of pipes with a minimum cross-sectional diameter of 130 mm. The device is a mechatronic system with eight drive wheels driven by gear motors and controlled by a Raspberry Pi 3 microcomputer. The body design is made using additive technologies and includes measurement and power modules located in separate sections. Laboratory tests have been conducted to confirm the operability of the device and its control algorithms. The developed software package ensures autonomous movement of the device, collection and recording of diagnostic data. The results obtained allow forming a detailed geometry of the pipeline, identifying areas with an increased level of ovality and deformations, which is important for assessing the residual resource. The developed solution can be used both in research tasks and as part of industrial non-destructive testing systems for small-diameter pipes.

 моделирование диагностическое устройство мехатроника контроль дефекты роботизированная система трубопроводы малого диаметра modeling diagnostic device mechatronics control defects robotic system small diameter pipelines Исследование выполнено без спонсорской поддержки. The study was performed without external funding. References Хасанов И.И., Хасанова З.Р., Шакиров Р.А., Недельченко О.И. Обзор применения нейросетей в области добычи и транспорта нефти и газа. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2022;(3-4):11–15. https://doi.org/10.24412/0131-4270-2022-3-4-11-15 Затонский А.В., Кучев Д.Н., Брыляков А.В. Методика построения и моделирования внутритрубного робототехнического комплекса. Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2024;9(5):118–131. https://doi.org/10.34031/2071-7318-2024-9-5-118-131 Li X., Zhou J., Li W., et al. A Full-Morphology Measurement Method and System for Tubing Internal Thread Based on Rotating-Mirrored Structured Light Vision. Measurement. 2025;242. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2024.115705 Zhang Yi., Chen H., Wang L., Fu Z., Wang Sh. Design of a Novel Modular Serial Pipeline Inspection Robot. In: 2023 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA), 06–09 August 2023, Harbin, Heilongjiang, China. IEEE; 2023. P. 1847–1852. https://doi.org/10.1109/ICMA57826.2023.10216215 Жиганнуров Р.М., Шаммазов И.А., Мастобаев Б.Н. Развитие методов и средств неразрушающего контроля магистральных трубопроводов. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2009;(2-3):3–9. Козырев Н.Б. Преимущества выделения профилеметрии внутрипромысловых нефтепроводов в отдельный бизнес-процесс. Экспозиция Нефть Газ. 2016;(7):92–93. Хасанов И.И., Шакиров Р.А. Конструктивные и мехатронные аспекты совершенствования внутритрубного очистного устройства для решения задачи создания теплоизоляционного слоя из асфальтосмолопарафиновых отложений. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2024;12(2). https://doi.org/10.26102/2310-6018/2024.45.2.038 Horaud R., Hansard M., Evangelidis G., Ménier C. An Overview of Depth Cameras and Range Scanners Based on Time-Of-Flight Technologies. Machine Vision and Applications. 2016;27(7):1005–1020. https://doi.org/10.1007/s00138-016-0784-4 Вольф Д.А. Программная реализация группового управления коллекторными двигателями. Экстремальная робототехника. 2022;(1):206–212. Mandanici A., Mandaglio G. Experiments and Data Analysis on One-Dimensional Motion with Raspberry Pi and Python. Physics Education. 2020;55(3). https://doi.org/10.1088/1361-6552/ab73d2

The authors declare that there are no conflicts of interest present.