Der Robogas-Inspektor
Gaslecksuche mit autonomen, mobilen
Inspektionsrobotern
Ein Konsortium aus neun Projektplanern hat im Rahmen des Förderprogramms Autonomik des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie den Prototyp eines autonomen, mobilen Roboters zur Gaslecksuche in großen Industrieanlagen entwickelt. Mit verschiedenen Navigations-Sensoren wurde die autonome Beweglichkeit des Systems realisiert, mit der Option, jederzeit per Fernsteuerung manuell einzugreifen.
Betreiber von Industrieanlagen (z.B. Chemieanlagen, Raffinerien, Gasverdichterstationen) legen höchsten Wert auf die Sicherheit ihrer Mitarbeiter und ihrer Produktionsanlagen. Dafür legen sie Prüfzyklen für regelmäßige Inspektionen fest. Hierbei wird die Anlage auf ihren ordnungsgemäßen Zustand von einem Mitarbeiter überprüft, der meist ohne Messtechnik nur anhand seiner Sinneswahrnehmungen und Erfahrung arbeitet. Laut einer vom American Petroleum Institute durchgeführten Studie stammen 84% aller Lecks von weniger als 1% der Ausrüstung, d.h. dass Unternehmen den größten Teil ihrer Inspektionsverfahren den 99% funktionierenden, sicheren und Leckage freien Bereichen widmen müssen – eine mögliche Quelle für Unaufmerksamkeit durch monotone Routine und ein hoher Aufwand. Die Frage, wie man eine automatisierte, gefahrenfreie und autonom auf Probleme reagierende Prüf- und Kontroll-Lösung gestalten kann, beschäftigte auch die Professoren Andreas Kroll und Ludger Schmidt vom Fachbereich Maschinenbau der Kasseler Universität. Deshalb haben sie gemeinsam mit ihren Mitarbeitern und sieben Partnern aus Industrie und Wissenschaft einen Roboter für die Gasleck-Ferndetektion und -ortung in technischen Anlagen entwickelt – den RoboGas-Inspektor. Mit an Bord ist u.a. die Gas-Visualisierungskamera GF-320.
Der RoboGas- Inspektor
Gemeinsam mit ihren Konsortialpartnern entwickelten sie ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages) mit 2,4Mio.E gefördertes Projekt: Den RoboGas-Inspektor. „Ziel dieses Projektes war die Entwicklung und Erprobung eines innovativen Mensch-Maschine-Systems mit kooperierenden Inspektionsrobotern, die mit Gasfernmesstechnik und lokaler Intelligenz ausgestattetet wurden“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Andreas Kroll vom Fachgebiet Mess- und Regelungstechnik der Kasseler Universität. „Detektion und Ortung von Gaslecks sollten dabei weitgehend autonom von mobilen Robotern bewältigt werden. Die mobilen Roboter sollten dabei zugleich die Auswertung der gemessenen Daten und die Dokumentation der Inspektionen übernehmen.“ Nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen, sondern auch vor dem Hintergrund einer Entlastung des Menschen von sich wiederholenden Routineaufgaben bei gleichzeitig besserer Abdeckung des meist weitläufigen Inspektionsgebietes ist die Entwicklung neuartiger Inspektionstechnologien und die Konzentration der Flexibilität und Leistungsfähigkeit menschlicher Operateure auf die leitende Kontrolle des technischen Systems erstrebenswert. Bereits bei seiner ersten Präsentation stellte der RoboGas-Inspektor in einer Halle der Universität Kassel seine Funktionsfähigkeit unter Beweis. Selbstständig fuhr er eine Inspektionsstrecke ab, überwand dabei Hindernisse und eine Rampe. An vorgegebenen Inspektionspunkten prüfte er verschiedene Rohrleitungen und fand dabei u.a. ein Methanleck. In den nächsten Monaten konnte dieser Erfolg unter Laborbedingungen auch auf teilweise mehrere Quadratkilometer große Industrieanlagen ausgeweitet werden, in denen Umwelteinflüsse wie Wind und Sonne sowie Störfaktoren durch den Betrieb der Anlagen auftreten können.
Antrieb und Navigation
Der RoboGas-Inspektor besteht aus drei Baugruppen: Einer kettengetriebenen Fahrplattform, einem Navigationsmodul und einem Inspektionsmodul, in dem u.a. die Gas-Visualisierungskamera GF-320 zum Einsatz kommt. Die kettengetriebene Plattform verfügt über einen Elektroantrieb mit handelsüblichen Autobatterien. Das Navigationsmodul besteht aus 2D-Laserscannern (vorne und hinten, für die Navigation in Innenräumen) sowie einem GPS (zusammen mit den Laserscannern) für die Orientierung unter freiem Himmel. Durch den permanenten Abgleich mit einer digitalen Karte des zu inspizierenden Areals kann der RoboGas-Inspektor seine Position jederzeit bestimmen – wobei auf der Karte auch Hindernisse und gesperrte Bereiche (z.B. Ex-Zonen) vermerkt werden können. „Dank seiner 2D-Laserscanner meidet der RoboGas-Inspektor aber auch unerwartete Objekte wie geparkte Fahrzeuge, Paletten, Fässer oder ähnliches“, erklärt Professor Kroll. „Dazu gehören natürlich auch Personen. Trifft der RoboGas-Inspektor auf Hindernisse, weicht er ihnen aus – oder er stoppt, bis der Weg wieder frei ist.“
