Modularer Roboter hält Gasleitungen instand
Gasleitungen instand zu halten, ist eine mühselige Aufgabe. Ein modularer Roboter kann hierbei helfen.
Der Roboter zwängt sich durch ein Gasrohr, um es zu reparieren.
(Bild: Carnegie Mellon University)
Ein Wissenschaftsteam der Carnegie Mellon University (CMU) hat einen modularen Roboter entwickelt, der unterirdische Gasleitungen inspizieren und reparieren kann. Der Roboter bahnt sich seinen Weg durch Rohrleitungen und überträgt in Echtzeit Videos an die Oberfläche. Ein menschliches Inspektions- oder Reparaturteam gibt dann die nötigen Anweisungen an den Roboter.
Seit drei Jahren arbeiten die Wissenschaftler bereits an dem Roboter, der für Rohrarbeiten konzipiert wurde. Er ist modular aufgebaut. Das Grundmodul besteht aus einer Antriebseinheit, die über drei 2-Zoll-Räder verfügt. Zwei davon befinden sich unten am Roboter, eines oben auf dem Modul. Damit soll sichergestellt werden, dass immer genug Traktion vorhanden ist, um weitere Module durch die Rohre ziehen zu können. Bis zu 27,2 kg an Nutzlast kann das Mobilitätsmodul hinter sich herziehen.
Inspizieren und reparieren
Die anderen Module können individuell je nach Aufgabe konfiguriert werden – etwa zur Kartierung mit einer Kamera oder zum Auftragen von Harz. Dazu haben die Forscher der CMU ein Modul entwickelt, auf dem sich eine rundum drehende Düse befindet. Mit ihr wird ein speziell für den Einsatzzweck geschaffenes Harz beim Fortbewegen innerhalb des Rohres aufgetragen, das beim Auftragen weich wie Softeis ist, aber innerhalb von Sekunden aushärtet und defekte Rohre so ausbessert.
Zuvor wird jedoch ein Kartierungsmodul eingesetzt. Es ist mit einem hochauflösenden optischen Sensor ausgerüstet. Mit dem Sensor wird die Farbe im Inneren des Rohres überprüft. Ein zusätzliches Lasersystem tastet die Innenwand zusätzlich ab. Aus beidem zusammen wird ein digitaler Zwilling erstellt. Mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI) kann das Inspektionsteam Oberflächenverbindungen und Schweißnähte überprüfen sowie strukturelle Defekte finden und kartieren. Der Roboter nutzt dabei eine Technik, die als simultane Lokalisierung und Kartierung (simultaneous localization and mapping – SLAM) bezeichnet wird. Damit lassen sich sehr detaillierte Karten des Rohrsystems anfertigen.
Der Roboter geht dabei recht beschaulich zu Werke. In acht Stunden können etwa 14,5 km Rohrleitungen mit einem Durchmesser von 12 Zoll inspiziert werden. Reparaturarbeiten dauern freilich noch länger: In acht Stunden schafft der Roboter 3 km Rohr mit dem Harz instand zu setzen.
Bisher ist der Roboter noch mit einem Kabel verbunden. Die maximale Reichweite beträgt derzeit 61 m. Die Wissenschaftler wollen die Reichweite jedoch bis auf 2 km ausbauen. Zusätzlich arbeiten die Forscher an einer kleineren Variante, die sich durch 6-Zoll-Rohre bewegen können soll. Das sei jedoch eine besondere Herausforderung: "Kleiner ist schwieriger."
(olb)