Een belangrijke taak van personeel in de procesindustrie bestaat uit het regelmatig inspecteren en onderhouden van de installaties. Daarbij gaat het vaak om eenvoudige routinehandelingen, die door het gebruik van een mobiele robot kunnen worden geautomatiseerd. Sinds 2006 werkt het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) aan een mobiele offshore inspectie robot, ‘MIMROex'. Deze robot kan veilig in explosieve ruimtes worden ingezet en kan autonoom controles uitvoeren, sensordata opnemen en aan de operators doorgeven.
De onderhoudsrobot kan eenvoudige onderhoudswerkzaamheden zoals het openen en sluiten van kleppen met behulp van een kraanhendel uit te voeren (foto). De robot wordt hierbij op afstand bestuurd door een operator en ondersteunt dit zelf door gedeeltelijk autonome veiligheid- en bewegingsfuncties. Hiermee wordt de bediening van de robot door de operator eenvoudiger en wordt beschadiging van de installatie vermeden, bijvoorbeeld wanneer de robotarm bij het open of dicht draaien van een kraan niet volgens de juiste routine beweegt.
Beeldverwerking
De beeldverwerking moet de positie en oriëntering van objecten in de omgeving herkennen, zoals kranen die moeten worden verdraaid. Daarvoor wordt een 3-D dieptesensor gebruikt, die de omgeving van de robot in de vorm van driedimensionale punten en een tweedimensionaal dieptebeeld samenvat. Omdat ronde kranen en meters een gelijksoortige vorm bezitten, worden algoritmen voor ellipsherkenning gebruikt bij de data van de dieptesensor om de belangrijke parameters als radius, normaal richting en positie te bepalen.
Als basis voor de botsbescherming werd aanvullend een 3-D model opgesteld van statische hindernissen als wanden, trappen of machines en in de vorm van een driedimensionaal omgevingsmodel voor de robot gemaakt. Bovendien werd dit model samen met bekende objecten ter ondersteuning van de operator op afstand in een grafisch beeld opgenomen.
Haptische effect
Voor de intuïtieve tele-operatie van de robot is het gebruik van haptische effecten een belangrijke hulp. Voor de controle van de robot wordt een invoerapparaat gebruikt, dat krachtterugkoppeling kan opwekken. Dit is gebaseerd op de interactie van de cursor in grafische beeldschermen met objecten in 3-D omgeving. Zo reageren kraanwielen bijvoorbeeld aantrekkend op de cursor, terwijl deze door anderen objecten, die als hindernis worden gezien, wordt afgestoten. Met behulp van de cursor kan zo bijvoorbeeld een dicht te draaien kraanwiel worden gekozen of een beweging van de robot worden gekregen.
Omgevingsmodel
Nadat de positie en de verdraaiing van het kraanwiel door de objectherkenning is vastgesteld, kan de robot met behulp van het mobiele platform naar deze positie gaan. Daarvoor wordt een plaatsbepaling voor het platform in de buurt van de kraan berekend, die de bediening van de kraan mogelijk maakt. Als deze positie is bereikt, wordt op basis van de parameters en het omgevingsmodel een traject berekend om de kraan in de bedoelde richting te bewegen. De toepassing van een krachtsensor maakt compensatie van onnauwkeurigheid van de 3-D sensoren of de plaatsbepaling mogelijk. Als een grote kraan moet worden bediend, waarbij de werkruimte van de arm niet voldoende is, beweegt het mobiele platform aanvullend heen en weer om de werkruimte van de arm te vergroten.
Bron: AT-Aandrijftechniek