Проектирование мобильного робототехнического комплекса по обслуживанию нефтехранилищ

М. А. Шереужев, А. Е. Ушаков, И. В. Семянников

---

Аннотация. В нефтяной промышленности стальные вертикальные резервуары со временем загрязняются осадками и отложениями, что приводит к коррозии стенок, потерям полезного объема и аварийным рискам при эксплуатации. Для очистки применяются ручной, химический, механический, гидродинамический и роботизированный методы, однако нероботизированные способы опасны для обслуживающего персонала, требуют значительных материальных и временных ресурсов и могут привести к механическому повреждению стенок резервуара. Существующие роботизированные комплексы для очистки нефтехранилищ обеспечивают безопасную очистку без присутствия персонала внутри резервуара, но требуют постоянного контроля и управления со стороны оператора. Разработка мобильного автономного робототехнического комплекса позволит повысить эффективность процесса очистки, сократить время простоя технологического оборудования, снизить эксплуатационные затраты и минимизировать влияние человеческого фактора в технологическом процессе очистки нефтехранилищ.

Цель данной работы – спроектировать и осуществить компьютерное моделирование мобильного робототехнического комплекса, предназначенного для автоматизированной очистки нефтехранилищ. Для достижения поставленной цели были выполнены следующие задачи: проведено формирование кинематической и динамической моделей мобильного робототехнического комплекса с гусеничным шасси и двухзвенным манипулятором, осуществлено моделирование движения шасси с дифференциальным приводом и манипулятора в среде моделирования Simulink, проведена оценка точности позиционирования разработанной системы.

Результаты компьютерного моделирования показали, что при движении по типовой траектории в виде квадрата с длиной ребра 1 метр конечная ошибка позиционирования составила не более 0,102 метра. Накопление ошибки обусловлено отсутствием замкнутого контура управления по положению в текущей версии системы. Достигнутая точность является удовлетворительной для выполнения технологических задач очистки нефтехранилищ и подтверждает перспективность применения автономных роботизированных систем в данной области промышленности.

Заключение. Изготовленный макетный образец подтверждает практическую реализуемость предложенных технических решений и возможность их внедрения в промышленную эксплуатацию на предприятиях нефтегазового комплекса.

Ключевые слова: роботизированная очистка, нефтехранилище, мобильный робот, гусеничная платформа, система управления, математическое моделирование

Для цитирования. Шереужев М. А., Ушаков А. Е., Семянников И. В. Проектирование мобильного робототехнического комплекса по обслуживанию нефтехранилищ // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2025. Т. 27. № 6. С. 60–76. DOI: 10.35330/1991-6639-2025-27-6-60-76

Список литературы

1. Щипкова Ю. В. Оптимизация процесса очистки РВС при эксплуатации // Проблемы геологии и освоения недр: труды XXI Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых. Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2017. С. 677–679. EDN: ZQLQKV
2. Крымская Р. С., Трусов В. И. Консервационный состав для оборудования хранения и переработки нефти // Естественные и технические науки. 2012. № 1. С. 229–233. EDN: OWMDEJ
3. Гулиев А. Г. Исследование потери углеводородов в системах хранения нефти и нефтепродуктов // Мировая наука. 2021. № 3. С. 37–42. EDN: IEJUPV
4. Ахтямов Р. Г. Обеспечение безопасности при транспортировке и хранении нефти и нефтепродуктов: учебное пособие. Санкт-Петербург: ПГУПС, 2019. 50 с.
5. Велин А. С. Геологические особенности загрязнения грунтов и подземных вод в районе нефтехранилища «Красное Знамя» // Вестник Воронежского государственного университета. № 2. С. 158–162. EDN: WHEGJM
6. Расулов Р. С., Исаев А. Я. Пожаробезопасный способ очистки нефтяных резервуаров // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. № 4. С. 29–33. EDN: MVTCPP
7. Михель Е. С., Скуртова И. В. Анализ пожарной опасности процесса хранения нефтепродуктов // Научный Лидер. 2022. № 20. С. 83–85. EDN: LYQDFW
8. Макаров И. С., Колесников Н. П. Технологии и технические средства очистки резервуаров от нефтяных отложений // Современные тенденции развития технологий и технических средств в сельском хозяйстве: материалы Международной научно-практической конференции. Воронеж: ВГАУ имени императора Петра 1, 2017. С. 69–72. EDN: YIQMLX
9. Джалалова К. Р., Мазур Е. В. Проблемы оптимизации процессов очистки вертикальных стальных резервуаров нефтебазы // Вестник экономики и менеджмента. 2021. № 4. С. 17–22. EDN: OSRICR
10. Тесленко Е. С. Проблемы ручного метода очистки нефтяных резервуаров // Проблемы геологии и освоения недр: труды XVII Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых. Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2013. С. 386–388. EDN: STAVDN
11. Маркеев В. А., Назаров В. П., Рожков А. В. Исследование эффективности струйной очистки поверхностей нефтяных резервуаров от загрязнений // Вестник академии государственной противопожарной службы МЧС России. 2005. № 4. С. 20–23. EDN: LQDPPA
12. Жбанова Ю. А. Методические аспекты оценки эффективности внедрения цифровых технологий в нефтегазовой области // Актуальные проблемы нефти и газа: сборник трудов V Всероссийской молодежной научной конференции. М.: Институт проблем нефти и газа РАН, 2022. С. 186–188. EDN: SBPPMS
13. Chrysalidis A., Kyzas G. Applied cleaning methods of oil residues from industrial tanks // Processes. 2020. No. 8. Pp. 569–596. DOI: 10.3390/pr8050569; EDN: BNPMBI
14. Полосин Р. А. Революционные инновации в очистке нефтехранилищ // Нефть. Газ. Новации. 2020. № 5. С. 38–41. EDN: HJQUEJ
15. Гасымов Э. Т., Куличков С. В. Преимущества роботизированной установки «MARTIN» // Инновации. Наука. Образование. 2021. № 31. С. 91–97. EDN: JZRMJJ
16. Martínez J. L., Mandow A., Morales J. Approximating kinematics for tracked mobile robots // The International Journal of Robotics Research. 2005. No. 10. Pp. 867–878. DOI: 10.1177/027836490505823
17. Guerrero-Higueras Á. M., Álvarez-Aparicio C., Calvo Olivera M. C. Tracking people in a mobile robot from 2d lidar scans using full convolutional neural networks for security in cluttered environments // Frontiers in Neurorobotics. 2019. No. 12. С. 85. DOI: 10.3389/fnbot.2018.00085

Информация об авторах

Шереужев Мадин Артурович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Роботехника и мехатроника», Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»;
127055, Россия, Москва, Вадковский переулок, 1;
доцент кафедры «Робототехнические системы и мехатроника», Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана;
105005, Россия, Москва, ул. 2-я Бауманская, 5, с. 1;
shereuzhev@gmail.com, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2352-992X, SPIN-код: 1734-9056
Ушаков Александр Евгеньевич, аспирант, инженер-исследователь кафедры «Роботехника и мехатроника», Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»;
127055, Россия, Москва, Вадковский переулок, 1;
ushakov_ae@internet.ru, ORCID: https://orcid.org/0009-0006-1467-5043, SPIN-код: 5174-7378
Семянников Иван Владимирович, магистр, инженер лаборатории промышленной робототехники, Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»;
127055, Россия, Москва, Вадковский переулок, 1;
ivan.semyannickov@yandex.ru