Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση, ο προγραμματισμός και τελικά η κατασκευή ενός πρωτότυπου ρομποτικού μη επανδρωμένου τροχοφόρου οχήματος επιθεώρησης αγωγών (robotic pipeline inspection system). Κύρια χαρακτηριστικά του οχήματος είναι το χαμηλό του κόστος και οι δυνατότητες που έχει αναφορικά με τον εντοπισμό, αποτύπωση και αξιολόγηση της υγείας του εσωτερικού τμήματος οποιουδήποτε μεταλλικού αγωγού με διάμετρο μεγαλύτερη των 300mm ή μεταλλικής επιφάνειας μέσω της απευθείας μετάδοσης υψηλής ποιότητας τόσο σταθερών όσο και κινούμενων εικόνων (δυνατότητα φωτογραφίας και ζωντανής βιντεοσκόπησης). Η λειτουργία του πρωτότυπου ρομποτικού συστήματος πραγματοποιείται σε ασφαλή από ανάφλεξη και διάβρωση περιβάλλοντα, καθώς και σε περιβάλλοντα στα οποία το σύστημα δεν έρχεται σε άμεση επαφή με το νερό. Ο χειρισμός του οχήματος γίνεται ενσύρματα αλλά και ασύρματα ενώ η ενσωμάτωση στο όχημα μαγνητών, καθιστά εφικτή την προσκόλληση και ανάβαση του οχήματος σε μεταλλικές επιφάνειες.
Η ανάπτυξη ενός τέτοιου ρομποτικού συστήματος συμβάλλει αποφασιστικά σε πλήθος επιστημών και εφαρμογών, όπως οι Γεωεπιστήμες, η επιθεώρηση κατασκευαστικών έργων, η προστασία του περιβάλλοντος από διαρροές, σε εφαρμογές έρευνας και διάσωσης, ενώ τέλος, λόγω της υψηλής παραμετροποίησης και αναβάθμισής του θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί μελλοντικά σε βιομηχανίες πετρελαίου και φυσικού αερίου.
Για την κατασκευή του οχήματος χρησιμοποιήθηκε πλαίσιο που δημιουργήθηκε μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης με ανακυκλώσιμα υλικά. Ο εξοπλισμός που φέρει το πρωτότυπο επιτρέπει την ασύρματη μετάδοση δεδομένων και την αμφίδρομη επικοινωνία προς το σταθμό βάσης. Η αυτονομία του οχήματος υπολογίζεται σε περίπου 6 ώρες με μέγιστο βάρος εγκατεστημένου εξοπλισμού, το 1 kg.
Η πειραματική διαδικασία έλαβε μέρος σε εξωτερικές μεταλλικές επιφάνειες (οριζόντιες και κατακόρυφες), σε μεταλλικούς αγωγούς, καθώς και σε μεταλλικές δοκούς. Κατά την διαδικασία αυτή συλλέχθηκαν δεδομένα τα οποία και αξιολογήθηκαν προκειμένου να εντοπιστούν πιθανές αστοχίες των μεταλλικών επιφανειών.
(EL)
The purpose of the current diploma thesis is the design, programming and construction of a prototype robotic pipeline inspection vehicle. The main features of this low cost vehicle include its capabilities regarding identification, mapping and evaluation of the health of any metal pipeline interior with a diameter greater than 300mm and any metal surface through the transmission of high quality live feed imagery and video. The vehicle can be operated both in wireless and Ethernet-connection modes, while integrated magnets enable navigation of the vehicle under any inclination upon metal surfaces. The operation of the vehicle requires its use in a secure ignition and corrosion environments, as long as the system does not come into direct contact with water.
The development of such a robotic system contributes decisively in many engineering domains and applications, such as geosciences, oil and gas industry, environmental protection from leaks, and search and rescue applications.
The construction of the prototype used common three dimensional prints from recyclable materials. The inspection system allows wireless data transmission and two-way communication to the base station. The operation time of the vehicle is estimated at six hours carrying a maximum weight of 1 kg, for the installed equipment.
The experimental procedure took place on various metal surfaces (horizontal and vertical), including pipelines, construction beams and vertical walls. During this process the data collected were assessed in order to identify possible failures for the metal surfaces.
(EN)
