MACHINES AND MECHANISMS

Improvement of organizational and technological solutions in robotic inspection and diagnostics of the technical condition of foundations and underground structures

Authors

  • Artem V. Lobanov National Research Moscow State University of Civil Engineering, 26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russia
  • Leonid I. Elkin National Research Moscow State University of Civil Engineering, 26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russia
  • Biymyrza A. Sulaimanov National Research Moscow State University of Civil Engineering, 26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russia
  • Georgiy A. Kozyrev National Research Moscow State University of Civil Engineering, 26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russia
  • Dmitriy D. Vorobyev National Research Moscow State University of Civil Engineering, 26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russia

How to cite

GOST Lobanov A. V., Elkin L. I., Sulaimanov B. A., Kozyrev G. A., Vorobyev D. D. Improvement of organizational and technological solutions in robotic inspection and diagnostics of the technical condition of foundations and underground structures // STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY. 2026. Vol. 70. No. 2. P. 55-65.
APA Lobanov, A. V., Elkin, L. I., Sulaimanov, B. A., Kozyrev, G. A. & Vorobyev, D. D. (2026). Improvement of organizational and technological solutions in robotic inspection and diagnostics of the technical condition of foundations and underground structures. STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY, 70(2), 55-65.

Abstract

The article considers the improvement of organizational and technological solutions for robotic inspection and diagnostics of the technical condition of foundations and underground reinforced concrete structures in megacity conditions, where operational reliability is limited by the impact of aggressive groundwater, vibrations, and a shortage of safe access for personnel. It is shown that the transition from discrete manual control to automated monitoring is determined not only by the availability of mobile platforms equipped with ground-penetrating radars, ultrasonic, and optical-laser instruments, but also by the need for the legitimate integration of high-precision measurements into the practice of decision-making on strengthening and repair. Based on pilot implementations on 84 underground construction facilities from 2019–2024, a comparison of traditional non-destructive testing methods with data from robotic complexes was performed, scanning datasets totaling about 12 TB and over 500 test protocols were analyzed, which enabled a statistical characterization of errors depending on the kinematic scheme of the platforms (wheeled, tracked, walking) and environmental conditions. Key dependencies demonstrate a nonlinear decrease in the probability of detecting microdefects with increasing movement speed, especially for wheeled chassis on wet surfaces; walking systems provide the highest accuracy despite performance limitations. It has been established that the labor cost profile in robotization is inverted: works on ensuring access and field surveying are reduced, but office processing of point clouds and interpretation of thermograms become the dominant “bottleneck,” forming a demand for machine filtering algorithms and automatic defect classification. Economic analysis of integral costs accounting for depreciation, software, and error risks reveals the efficiency boundary: with easy access, the manual method is cheaper, whereas with difficult and particularly hazardous access, robotic diagnostics significantly outperforms. Additionally, the reliability of communication channels in underground spaces was quantitatively assessed, limitations of high frequencies in labyrinthine geometry and the compromise of low-frequency bands in terms of bandwidth were demonstrated, justifying hybrid communication schemes. Requirements have been formulated for updating the regulatory framework, metrological verification of integrated robotic systems, the legal status of the “digital replica,” machine-oriented defect classifiers, and unified protocols for data integration into facility information models, including the prospect of continuous monitoring and accumulation of signature databases for training neural network models and transitioning to predictive repairs.

Keywords

robotic inspection technical condition diagnostics foundations and underground structures non destructive testing automated monitoring

References

Ванеева М.В., Курсин Н.А., Есенников О.В. и др. О некоторых вопросах исследования деформаций грунтов оснований фундаментов инженерных объектов в процессе эксплуатации // Геодезия, кадастр, землеустройство. 2005. № 4. С. 26–35.

Васильев А.В., Дружинин С.Л. Досмотровый мини-робот для проведения оперативных мероприятий по обследованию подозрительных предметов и обнаружению взрывчатых веществ // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2010. № 11-12. С. 48–52.

Вильман Ю.А., Синенко С.А., Грабовый П.Г. и др. Особенности технологии и механизации возведения многоэтажных зданий // Вестник МГСУ. 2012. № 4. С. 170–174.

Гайрабеков И.Г., Пимшин Ю.И. Геодезическое обследование технического состояния здания // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2011. № 2 (160). С. 130–135.

Градецкий В.Г., Князьков М.М. Состояние и перспективы развития роботов вертикального перемещения для экстремальных сред // Экстремальная робототехника. 2013. Т. 1. № 1. С. 24–38.

Градецкий В.Г., Князьков М.М. Состояние и перспективы развития роботов вертикального перемещения для экстремальных сред // Робототехника и техническая кибернетика. 2014. № 1 (2). С. 9–16.

Зарипова Ф.З., Князев А.Г., Кузнецов Э.Д. Оценка влияния вертикальной составляющей деформации фундамента на техническое состояние конструкции ветряной электростанции // Геодезия и картография. 2025. Т. 86. № 4. С. 2–7.

Ким Е.С., Мозер Д.В. Исследование состояния строительных конструкций с применением частотного метода измерений деформаций // Труды университета. 2014. № 1 (54). С. 64–69.

Козлов О.А., Горбунов А.А. Основные требования, предъявляемые к лабораториям по исследованию технических средств противодействия робототехническим комплексам (системам) // Сибирский военно-научный вестник. 2022. № 1 (1). С. 95–103.

Кретинин О.В., Сизов А.Ю., Туманов А.А. и др. Робототехническое устройство для предварительного диагностирования протяженных замкнутых объектов – газопроводов малых диаметров // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1-1. С. 373.

Меркурьев И.В., Хроматов В.Е. Разработка робототехнического комплекса для диагностики стальных тросов методом неразрушающего контроля // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 11. С. 60–62.

Наумов А.Е., Юдин Д.А., Долженко А.В. Совершенствование технологии проведения строительно-технических экспертиз с использованием аппаратно-программного комплекса автоматизированной дефектоскопии // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2019. № 4. С. 61–69.

Починок В.П., Тамов М.А., Тамов М.М. Опыт мониторинга состояния стесненной застройки в процессе забивки свай для строящихся жилых домов в г. Краснодаре // Научные труды КубГТУ. 2020. № 8. С. 103–123.

Сурнин Д.А., Овчинников И.Г. Применение роботизированной техники при обследовании транспортных сооружений // Современные технологии в строительстве. Теория и практика. 2022. Т. 1. С. 224–231.

Шашков А.Ф., Гамаюнова О.С. Инновационные методы обследования зданий и сооружений // Высокие технологии в строительном комплексе. 2022. № 2. С. 136–146.

Issue

Section

MACHINES AND MECHANISMS

Metrics

95 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

<< < 1 2 3 4 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.

Most read articles by the same author(s)