ربوت انعطاف پذیر می تواند برای پیدا کردن مشکلات از میان خطوط لوله های گاز بگذرد

ممكن است فكر كنیم كه یك ربوت با نام قهرمانانه ای مثل اكسپلورر برای فعالیت در مسافتهای های فضایی طراحی می شود، برای تحقیق در داخل كوههای آتشفشانی وگشتن روی صخره های گسترده شده در مریخ اما ربوت اكسپلورر كه توسط آقای hagen schempf ساخته شده است كمی متفاوت تر از بقیه كاوش می كند.
این روبوت به شكل چیزی شبیه یك مار، یا یك رشته از حلقه های سوسیس است/ اكسپلورر با پنج پای بلند خود می تواند ازمیان مایلها خطوط گاز طبیعی بخزد، به استفاده از دوربینهای
(fish-eye) در دوانتهای آن به جستجوی نشتی در لوله ها یا چاله های آب كه به داخل سیستم نفوذ كرده است،می گردد.
اكسپلورر در داخل لوله های گاز 6 یا8 اینچی می تواند ساعتها به جستجو بپردازد وهمچنین در مواقع ضروری در مفصلها وخمیدگی های لوله 45 تا 90 درجه بچرخد. این روبوت بدون هیچ سیم یا ریسمانی، متصل به آن عمل می كند، بطوریكه شخص كنترل كننده بوسیله كنترل بی سیم و متحركی در بیرون آن را هدایت می كند.
آقای chempf رئیس اصلی این پروژه در موسسه روبوتیك دانشگاه carnegie mellon گفت:
شما می توانید از هرجهت پیرامون این روبوت را ساعتها بررسی كنید.بنابراین كارگران باید فقط یك سوراخ درلوله گاز ، برای داخل كردن روبوت به آن ایجاد كنند. و در محیط های شهری مثل pittsburgh یا yonkers حفر سوراخ پر هزینه ترین بخش بازرسی است.
ماه پیش تیم دانشگاه روبوتیك دانشگاه carneige mellon وهمكاران آقای schempf در انجمن گازشمال شرقی واقع درyonkers اكسپلورر را آزمایش كردند.
رودنی آندرسون،مدیرتكنولوژی تحویل گاز در آزمایشگاه ملی انرژی درمورگانتون گفت:
براستی ،رویای نسلهای بعدی از روبوت ها كه نه تنها بطور متحرك اداره می شوند، بلكه عملأ در لوله های گاز فعالیت می كنند وبطور دائمی مراقب نشتی ها هستند، بسیار هیجان انگیز است.در آینده ای نزدیك سرانجام روبوت ها برای بعضی از تعمیرات خودشان مجهز خواهندشد.
آندرسون گفت كه در خواستها برای تولید چنین تكنولوژی در حال افزایش است چون اكثر سازمانهای موجود گاز طبیعی بیشتر از 50 سال سابقه دارند و به این تكنولوژی نیازدارند.
لازم بذكر است شركت های آمریكایی گاز مقدار زیادی پول صرف كشف منابع گاز وتعمیر نشتی های گاز می كنند.درحال حاضر سالیانه بیشتر از 300 میلیون دلار در مناطق شهری هزینه می شود.
ایالاتی كه برای بازرسی روزانه خطوط گاز از این صنعت بهره می برند از وسایلی به وزن 1 یا2 تن استفاده می كنند. كه آنها را در داخل این لوله ها قرار می دهند وبوسیله فشار گاز به جلو برده می شوند. این وسایل دهها مایل حركت می كنند ،با ثبت مغناطیسی تغیرات پی درپی اطلاعات ، بعدأ به كارگران در تعین وپیدا كردن نواحی نشت یا عیوب لوله كمك می كند.
این وسایل خوكهای با هوش( smart pigs) نامیده شده اند زیرا آنها بی صدا هستند، برخلاف خوكهای پر صدا هنگام دمیدن درلوله های گاز. هنوز بخشهای بزرگی از لوله ها ״unpiggable״ هستند. بدلیل خمیدگی ها یاپیچ خوردگی ها، یا به دلیل اینكه خط لوله واقعأ نمی تواند از این وسایل پشتیبانی كند.
آندرسون گفت كه دوربین های مخصوص وابزارها ووسایل دیگرمی توانند برای بازرسی به داخل لوله وارد شوند. اما تنها راه بازرسی بسیاری از لوله های unpiggable حفر به پایین و بازرسی آنها از خارج است. كه در مناطق شهری با هزینه ای كلان همراه است.
در طول 20 سال گذشته، schempf طراحی یا هدایت 12 عدد از ربوتها را بر عهده داشته است از جمله ربوت اكتشاف زیر آب با نام جیسون كه در موسسه اقیانوس شناسی wood holes توسعه پیدا كرده است ، روبوتی برای بررسی فضا با نام نپتون،روبوتی برای اجرای عملیات ذخیره سازی سوخت در كف دریا، واخیرا بیشتر از همه محقق اصلی ساخت یك روبوت برای تفنگداران دریایی بنامdragon runner كه برای جنگ شهری مورد نیاز جبهه آمریكا در عراق بوده است.
schempf گفت كه رقابت درطراحی اكسپلورر همانند ״بسته بندی یك بسته 12پوندی در بسته ای به وزن 6 پوند بود״.روبوت می بایستی تا حد امكان سبك و كوچك باشد بطوریكه بتواند در لوله های 6 یا8 اینچی قرار بگیرد و با موفقیت مفصلها وپیچ خوردگی های لوله را طی كند. بدلیل اینكه روبوت بدون سیم یا ریسمان است ، همچنین باید منبع تغذیه خود را حمل كند.
ضخامت 4 اینچی روبوت به هفت بخش تقسیم می شود كه هر قسمت به وسیله اتصالهای بند بند به یكدیگر متصل می باشند. و بوسیله چرخهای كوچك، با فشار به لوله ها و مفصلهای داخلی روبوت حركت می كند. اكسپلورر نرم افزار مخصوصی دارد كه به آن این امكان را می دهد كه بدون دخالت انسان 90 درجه بچرخد.
اكسپلورر به وسیله دوربین هایی كه درهر دو انتهایش قرار گرفته است، براحتی می تواند یكی از مشكلات موجود در لوله های آهنی (مقدار آب نفوذ كرده به سیستم ) را پیدا كند. همچنین شار مغناطیسی و بقیه سنسورهای(حسگرها) اضافی می تواند برای بازرسی خط لوله های فولادی مورد احتیاج باشد.
اگر چه اكسپلورر یك وسیله الكتریكی است كه در لوله های پراز گاز قابل اشتعال كار می كند، با وجود این خطر انفجاردر لوله نگران كننده نیست بدلیل اینكه روبوت كاملأ عاری از اكسیژن است، بدون اكسیژن درخطوط لوله جرقه های ساطع شده در اثر حركت روبوت نمی توانند گاز طبیعی را مشتعل كنند. در نتیجه پر خطرترین مرحله بازرسی ورود روبوت به داخل لوله وبازیابی بعدی آن است.
schempf گفت كه او اندیشه ساخت این روبوت را سالها در ذهن خود می پرورانده و حمایتهای nasa و انجمن گاز شمال شرقی در توسعه این روبوت موثربوده است. بعدأ گروه آموزشی انرژی یكی از حامیان این پروژه شد.
آندرسون از لابراتور ملی تكنولوژی انرژی DOE گفت اكسپلورر یكی ازدو خوكهای باهوش(smart pig) است كه DOE از آنها حمایت می كند.دیگری روبوتی بنام Roboscan می باشد كه توسط شركت foster-miller در surburban boston توسعه پیدا كرده است.این روبوت برای خط لوله 20 اینچی طراحی شده بود.Roboscan برخلاف اكسپلورر به كابل یا ریسمانهایی متصل است.
schempf تخمین زده بود كه ربوتهایی مثل اكسپلورر با هزینه ای معادل 50,000 دلار تا100,000 دلار ساخته می شود اما اگر به مقدارزیاد تولید شود شاید این مبلغ به 25,000 دلار تا60,000 دلار كاهش پیدا كند.اما نهایتأ تجارت این روبوت به فروش آن محدود نمی شود، بلكه می تواند سرویس دهی روبوت به توزیع كننده های گاز انجام پذیرد.
وی گفت:بعداز آزمایش موفقیت آمیز ماه گذشته كه درخطوط لوله كم فشار انجام شد،دومین تست درلوله های فولادی فشاربالا دراوایل سپتامبر و احتمالأ درانگلیس انجام خواهد شد.

منبع : شبکه اطلاع رسانی شانا