Цей унікальний підводний робот замінить людей на одній із найнебезпечніших робіт у світі

Унікальний апарат під назвою Submersible Pile Inspection Robot (або просто SPIR) розробили інженери з Центру автономних систем UTS у співпраці з державною організацією Transport NSW. Цей пристрій спроєктований для того, щоб очищати та інспектувати підводні палі, які підтримують мости, причали та інші важливі об'єкти інфраструктури, взагалі без потреби занурення людей у воду. Про це пише Interesting Engineering.

Робот використовує спеціальні механічні руки-клешні, щоб міцно зафіксуватися на палі. Він може обхопити її з будь-якого положення та впевнено рухатися навколо і вздовж конструкції. Робот оснащений окремим маніпулятором із водяним струменем надвисокого тиску. Цей струмінь буквально збиває морські нарости – балянуси (морські жолуді), устриці та інші організми, які можуть утворювати шари завтовшки до 20 сантиметрів. Таке очищення є обов'язковим, адже без нього неможливо оцінити стан самої конструкції.

Інспектування підводних фундаментів мостів є однією з найнебезпечніших робіт у сфері обслуговування інфраструктури / Фото Interesting Engineering

Як новий підводний робот SPIR змінює правила гри в обслуговуванні інфраструктури?

Тут варто зупинитися на ключовій технології, яка робить SPIR унікальним – автономному підводному картуванні та навігації. Простими словами, це здатність робота самостійно орієнтуватися під водою без допомоги GPS (який не працює на глибині) та без керування людиною з пульта. Робот використовує свої камери та сенсори, щоб "бачити" простір навколо, а спеціальні бортові алгоритми допомагають йому одночасно створювати карту палі та визначати своє точне місцеперебування на ній. Це схоже на те, як сучасний робот-пилосос будує карту вашої кімнати, але у набагато складнішому тривимірному підводному середовищі з течіями та нульовою видимістю.

Завдяки цим алгоритмам SPIR самостійно розпізнає тип і товщину морських наростів, планує траєкторію очищення та здійснює навігацію і стикування у різних точках палі без жодного втручання оператора. Після завершення очищення робот робить знімки високої роздільної здатності очищеної поверхні та створює геореференційну 3D-карту структури. Цю карту потім використовують інженери на поверхні для оцінки стану опори, спостерігаючи за процесом у безпеці з борту човна через простий інтерфейс із живою трансляцією відео.

Досі інспектування мостових опор базувалося на методі вибіркового контролю. Водолази обирали певну кількість паль, очищали лише вузьку смугу зверху донизу і перевіряли тільки її. Це був вимушений компроміс через величезні фізичні зусилля та фінансову вартість ручного очищення. Такий підхід залишав значну частину кожної конструкції неперевіреною, а деякі палі взагалі не потрапляли під огляд.

Головним обмеженням для людей є втома. Водолази можуть працювати під водою лише короткі проміжки часу, перш ніж їм доведеться підніматися на поверхню. До того ж один оператор на човні може контролювати роботу лише одного водолаза одночасно. Натомість SPIR здатний працювати безперервно, а один оператор на поверхні може керувати кількома такими роботами одночасно, що колосально підвищує продуктивність без жодного ризику для життя людей.

Робот уже успішно пройшов випробування на мостах у штаті Новий Південний Уельс, де налічується близько 5 000 мостів. У масштабах усієї Австралії цю технологію можна застосувати до 50 000 мостів та 70 портів. Зазвичай оператори портів змушені закривати причали під час роботи водолазів, що приносить збитки до 100 000 доларів США на день. SPIR же може працювати абсолютно безпечно навіть тоді, коли кораблі продовжують завантаження та розвантаження.

Ця платформа може бути адаптована для очищення корпусів суден, підводних трубопроводів, нафтових вишок та фундаментів офшорних вітрових електростанцій – скрізь, де на занурених конструкціях накопичуються морські організми, для обслуговування яких зараз доводиться наражати на небезпеку водолазів,
– Дікай Лю, заслужений професор.

Зверніть увагу! Традиційне обслуговування підводної інфраструктури є однією з найнебезпечніших професій у світі. Водолазам доводиться працювати в умовах сильних припливних течій, майже повної темряви та використовувати небезпечне обладнання високого тиску в замкнутому просторі. У деяких регіонах Австралії додатковою загрозою під час таких робіт є крокодили, що робить автоматизацію цього процесу життєво необхідною для збереження людських життів.

Як автономні роботи захищають людей у небезпечних зонах на суходолі?

Поки підводний робот SPIR підкорює глибини, інші автономні машини беруть на себе небезпечну роботу на суходолі та узбережжях. Зокрема, на узбережжі Північного моря в Норвегії розпочав патрулювання чотириногий робот-охоронець Roberta. Як пише видання НВ, цей апарат моделі ANYmal D, створений швейцарською компанією ANYbotics, інспектує комплекс Northern Lights компанії Equinor, де зберігається рідкий CO2 з європейських заводів для постійного зберігання в геологічних резервуарах на глибині 2500 метрів під дном океану, та шукає витоки газу.

Робот має стандарт захисту IP67, що дозволяє йому безперешкодно працювати під проливними дощами. Він оснащений тепловізорами, газоаналізаторами та акустичною системою з 64 мікрофонами, яка здатна почути високочастотне шипіння газу набагато раніше за людину. Roberta щомісяця складає карти концентрації газу та передає дані до командного центру, де штучний інтелект аналізує інформацію і сповіщає операторів про потребу в ремонті.

Ми змінили парадигму і сказали: "Гей, замість того, щоб посилати людей ходити днями, днями і днями, давайте використаємо робота, який є мобільним і має всі високотехнологічні датчики зверху",
– Пітер Фанкхаузер, генеральний директор компанії ANYbotics.

За словами розробників, використання таких автономних помічників знижує потребу перебування людей у небезпечних середовищах на 70–90%. Окрім безпеки, технологія приносить і фінансову вигоду: наприклад, на одному з цементних заводів подібні роботи виявили витоки стисненого повітря, ремонт яких скоротив викиди CO2 на 1200 тонн щороку. Наразі компанія готує ще більш захищену модель ANYmal X для роботи на вибухонебезпечних нафтових та хімічних об'єктах.

Створення робота SPIR є визначним кроком у розвитку робототехніки та обслуговування критичної інфраструктури. Ця технологія не лише усуває смертельні ризики для водолазів, але й дозволяє проводити повний, а не вибірковий моніторинг стану мостів та причалів. Це значно підвищує безпеку транспортних артерій, якими щодня користуються мільйони людей.

З економічного погляду, використання автономних систем дозволяє уникнути величезних збитків від простою портів, оскільки робот може працювати паралельно з логістичними процесами. У майбутньому адаптація цієї платформи для очищення суден та вітрогенераторів допоможе знизити витрати на паливо та підвищити ефективність зеленої енергетики в усьому світі.

Які автономні технології від робочерепах Beatbot до робособак Spot уже допомагають людині у воді та на виробництві?

Розвиток робототехніки та штучного інтелекту дозволяє людству поступово відмовлятися від виконання небезпечних, рутинних або фізично виснажливих завдань у найскладніших середовищах. Сучасні автономні машини здатні не лише працювати під водою чи на виробництві, а й самостійно приймати рішення без постійного контролю з боку людини. Це значно підвищує безпеку та ефективність інспектування критичної інфраструктури, екологічного моніторингу та промислового нагляду.