Robot mobili per ispezione e rilevamento delle fughe di gas

Come parte del programma di tecnologia tedesca AUTONOMIK, un consorzio di nove aziende e istituti di ricerca, ha sviluppato un prototipo di un robot mobile e autonomo per la rilevazione di fughe di gas e la localizzazione in grandi impianti industriali.

Il consorzio fornisce un sistema in grado di eseguire operazioni di ispezione in impianti industriali senza dover entrare direttamente in zone pericolose, e senza richiedere la presenza umana. Il robot può essere usato per ispezioni ordinarie di impianti o per ispezioni mirate di parti specifiche del sistema. La mobilità indipendente del sistema è stata sviluppata attraverso vari sensori di navigazione includendo la possibilità di intervento manuale da remoto in qualsiasi momento. Il sistema, inoltre, è dotato di video e telemetria ottica di gas, che permette di ispezionare le parti del sistema in precedenza difficili da controllare a causa di un'accessibilità limitata.

Lo sviluppo di processi di monitoraggio innovativi, che si occupano dello stato dell'arte della misurazione e della tecnologia di automazione come anche di robotica, assicura miglioramenti in termini di affidabilità, efficienza ed economicità delle ispezioni. Allo stesso tempo, solleva il personale tecnico da compiti monotoni, dispendiosi e ad alta intensità di lavoro.

Questo è stato il punto di partenza per il progetto di ricerca collaborativa, guidato dal Dr. Andreas Kroll e il Dr. Ludger Schmidt presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell'Università di Kassel e sovvenzionato con 2.400.000 ? dal Ministero Federale dell'Economia e della Tecnologia.

"L'obiettivo di questo progetto è stato lo sviluppo e la sperimentazione di un sistema innovativo uomo-macchina con i robot di ispezione dotati di tecnologia di misurazione remota del gas e intelligenza in locale", ha spiegato il Dr. Andreas Kroll del Dipartimento di tecnologia di misurazione e controllo presso l'Università di Kassel. "Il rilevamento e la localizzazione di fughe di gas devono essere eseguiti in gran parte in modo indipendente dai robot mobili. Durante questo processo, essi dovrebbero anche analizzare i dati misurati e documentare i controlli".

Sicurezza ed efficienza

Gli operatori di impianti industriali (ad esempio impianti chimici, raffinerie, stazioni di compressione del gas) danno la massima priorità alla sicurezza del loro personale e dei loro impianti di produzione.

Prestare la massima cura ovunque vengano utilizzati gas tossici o esplosivi è assolutamente essenziale. È per questo che rigorose specifiche di controllo sono in vigore per l'industria chimica, gli impianti di biogas e i fornitori di gas. Di solito, i programmi di controllo preventivo richiedono al personale di svolgere dispendiose procedure di controllo di routine su base giornaliera.

Durante queste ispezioni ordinarie, il personale controlla il sistema affinché funzioni correttamente e quindi lo staff solitamente si basa su percezioni ed esperienza senza utilizzare alcuna tecnologia di misurazione.

Per i professori Andreas Kroll e Ludger Schmidt, un requisito superiore del nuovo sistema è che dovrebbe consentire un'ispezione e un controllo automatizzati, privi di pericoli e che dovrebbe essere in grado di rispondere in modo indipendente ai problemi.

Durante le procedure ordinarie come le ispezioni ripetute, c'è sempre il rischio di trascurare inavvertitamente possibili fonti di pericolo a causa di disattenzione.

Pertanto, lo sviluppo di tecnologie di ispezione innovative e il focus sulla flessibilità e sulle prestazioni degli operatori rispetto alla gestione dei sistemi tecnologici ha senso non solo per motivi economici, ma anche per sollevare gli operatori da attività quotidiane ripetitive e per migliorare la copertura della vasta gamma di operazioni di ispezione

La prima dimostrazione

Il RoboGasInspector è stato mostrato per la prima volta in una sala presso l'Università di Kassel. Il robot ha completato da solo un percorso di ispezione, superando con successo gli ostacoli e una rampa durante il processo.

A una specifica ispezione il robot ha seguito vari percorsi e ha trovato una fuga di metano. Nei mesi a seguire, il successo si è ampliato per diversi chilometri quadrati in grandi impianti industriali in condizioni di laboratorio, dove sono stati inclusi fattori ambientali come il vento e il sole, così come fattori di confondimento derivanti dal funzionamento del sistema.

Trazione e navigazione del RoboGasInspector

Il RoboGasInspector si compone di tre moduli: una piattaforma mobile comandata da una catena, un modulo di navigazione e un modulo di controllo, che incorpora la termocamera ottica FLIR GF320.

Misurazione indipendente

L'elaborazione dei dati misurati e il riconoscimento di pattern vengono eseguiti indipendentemente dal robot. RoboGasInspector si occupa anche del controllo delle rotte specificate ed esegue le misurazioni da solo. Nonostante questo, è continuamente in contatto con la camera di controllo e può essere comandato a distanza da lì se necessario. Inoltre, a questo scopo, è incorporata anche una videocamera nel modulo di misura pan-and-tilt. Tuttavia, in modalità di funzionamento normale, il RoboGasInspector funziona in maniera indipendente e si limita a trasmettere tutti i dati misurati alla sala di controllo tramite WLAN.

RoboGasInspector, oggi e domani

Nel frattempo, il sistema prototipo ha dimostrato chiaramente il suo uso e la sua capacità in un'ampia serie di test. Tuttavia, prima della distribuzione in ambienti industriali, è necessario unulteriore sviluppo (ad esempio nella protezione contro le esplosioni, nello sviluppo di software, ecc.), e, naturalmente, devono essere chiariti gli aspetti legali prima della distribuzione in ambito commerciale. Ribadiamo che un robot mobile, autonomo, per il rilevamento di gas e per la localizzazione delle perdite, è oggi possibile e può migliorare la sicurezza in modo significativo.

La FLIR Systems GF320 è una parte vitale del RoboGasInspector: aiuta il sistema a rilevare fughe di gas a volte nocive a una distanza di sicurezza.