自治水下维修

项目联盟为创新的双臂AUV提供了强大的IT基础设施。

由人工智能(AI)方法操作和控制的自主水下机器人(auv),在水下检查、维护和修理海上设施。由德国人工智能研究中心(DFKI)领导的一个联盟在Mare-IT项目中开发了一个整体解决方案,使这一愿景成为现实:这是一种创新的双臂AUV,用于复杂的检查和维护任务,嵌入强大的IT基础设施,能够直观地控制和监测系统,并与工厂操作员进行有效的信息流。该项目由德国联邦教育和研究部(BMBF)资助。

为了确保海上基础设施的安全,如风力涡轮机或油气生产设施,定期检查和维护是必不可少的。然而,在水下进行的工作不仅复杂和昂贵,而且对潜水员来说也涉及相当大的风险。远程操作的水下航行器(rov)已经被用于监测海上资产的状况。然而,目前有一种趋势是,可以在水中停留很长一段时间的系统——所谓的水下居民AUV——可以在水中自主操作,同时在必要时可以远程控制。

AUV在一个垂直位置的水下模型上执行操作任务
(c) DFKI, Thomas Frank

在dki机器人创新中心的Mare-IT项目领导下,由来自IT、机器人、驱动技术和离岸领域的领先公司和研究机构组成的联盟已经朝着这个方向迈出了重要的一步。在项目的最后,合作伙伴,包括DFKI研究部门的认知辅助系统和嵌入式智能,以及威腾斯坦网络马达公司,SAP SE和ROSEN技术和研究中心公司,提出了一个整体的解决方案。这包括一种新型的双臂AUV,可以自主和远程操作,由于两个集成的操纵器,可以用于水下结构的维护工作和维修。此外,合作伙伴还提供了强大的IT基础设施,不仅可以实现对水下机器人的直观控制和监控,还可以确保与工厂运营商之间的信息顺畅双向流动,并允许集成到现有的业务流程中。

DFKI机器人创新中心主任Dr. h.c. Frank Kirchner教授说:“通过Mare-IT,我们再次能够证明,如果没有机器学习和人工智能方法,复杂水下应用自主机器人的开发是无法实现的。我们的研究代表了一个重要的组成部分,使实际的自主水下机器人在海上工业的愿景成为现实。尽管新冠肺炎大流行造成了困难,但我们很高兴能够成功完成该项目,这也要感谢我们与强大的合作伙伴的非常良好的合作。”

创新的双臂AUV,用于自主和远程检查和维护

DFKI机器人技术创新中心在Mare-IT中成功设计并制造了“墨鱼”(Cuttlefish)水下机器人,作为一种干预式水下机器人,可以在水柱中自由定位。这款创新的AUV有两个连接在腹部的深海抓握系统,允许它在水下操纵物体。在此过程中,由于其特殊的设计和基于人工智能的控制,它可以在潜水过程中改变重心和浮力,并以稳定的方式采用和保持任何方向。除了全自动驾驶,车辆还可以使用光纤电缆以混合模式运行,即所谓的监督自动驾驶。这种混合模式允许人们在水下结构的关键操作期间进行干预和远程控制AUV。为此目的,除了操纵器外,系统还配备了许多用于环境感知的传感器,例如声纳传感器、照相机、激光扫描仪和磁力计。为了有效地处理大量的传感器数据,研究人员开发了一种特殊的架构概念,可以直接在机器人上对数据流进行分散分析。不来梅的研究人员也负责执行任务计划进行检查或维护任务。此外,他们还开发了一个标准接口,可以实现AUV、控制站和内部业务基础设施之间的双向数据交换。

虚拟副驾驶用于AUV直观的遥操作和人工磁场定位

在DFKI的认知辅助系统研究部门开发的虚拟副驾驶在远程操作任务中支持控制站的人类人员。为此,它配备了一个微软HoloLens,既可以与控制站结合使用,也可以作为一个轻量级的单独的交互媒介,例如,在船上。由于显示器上的全息3D表示,操作人员可以随时了解AUV和水下结构的状态。传感器信息和测量值可以显示,并通过自然语音交互配置警告。在AUV和它的相机中,也可以通过语音命令来控制,并结合眼睛跟踪,可以检索到人们当前正在看的基础设施元素的信息。此外,tt还可以在任务期间定义自己的语音术语,并将它们用作别名,例如用于相机或对接位置。

为了补充创新的交互技术,dki Mare-IT嵌入式智能研究部门开发了一个web应用程序,允许通过智能手机或平板电脑等移动设备控制和更改AUV的参数设置。此外,研究人员还研究了利用人工振荡磁场定位水下机器人的可能性。

强大的推进器驱动和智能控制,实现水下机器人的有效运动

威腾斯坦网络马达公司开发并生产了用于AUV移动的高强度推进器驱动器。它们的推力可达500牛顿,可以抵御海水,适用于6000米以下的水深。在生产过程中没有使用液体填料,采用了特殊的灌封技术,以避免对环境的化学危害。与推进器配套的伺服逆变器包括与推进器电机特别匹配的无传感器控制,在整个转速范围内提供精确的、高动态的速度控制,甚至在旋转的两个方向上都不停顿。该AUV配备了8个这样的推进器驱动器,在整个网络中可以实现与水下结构对接所需的高精度动作。所需的实时通信在AUV内使用以太网/IP进行。

通过塑造管理外壳,将AUV集成到IT基础设施和互操作性中

在Mare-IT中,SAP研究了auv等自主系统如何以及在何种条件下可以集成到云系统等IT基础设施中。为此,通过开发管理外壳(Industry 4.0参考体系结构的核心组件),实现了数字孪生产品与业务应用程序的独立于供应商的集成。管理外壳确保了来自任何制造商的解决方案之间的互操作性。它降低了集成成本和工作,特别是当多个组织要访问数字孪生数据时。SAP为计划中的和计划外的维护过程(例如海底结构的隔离阀)设计了管理外壳的原型。SAP智能资产管理云应用程序现在可以通过隔离阀的管理外壳发起此类维护,并从水下机器人接收执行状态。由于有了管理外壳,来自其他方的任何其他系统都可以添加或由其他方替换,而无需进行太多的集成工作。

水下结构无损检测测量技术的发展

在该项目中,为能源行业大型工业工厂提供完整性管理解决方案的全球领先供应商ROSEN集团,为auv开发了四种不同的测量技术,用于检查各种水下结构的状况:探测铁磁结构的磁场传感器、阴极保护系统电场的传感器、利用AUV上的机械手测量局部壁厚的超声波和涡流传感器。此外,开发了一个通信浮标,以确保数据从机器人通过水柱传输到中央控制站。ROSEN已经成功完成了所有四项用于AUV的测量技术,为复杂传感器系统的自主水下应用做出了重要贡献。

Mare-IT项目由德国航空航天中心(DLR)软件系统和知识技术项目管理署资助,资助时间为2018年8月1日至2021年11月30日,资金来自联邦教育和研究部(BMBF)约550万欧元。

DFKI出版社联系:
企业沟通不莱梅
邮件:uk-hb@dfki.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

DFKI联系:
列夫·克里斯坦森博士
德国人工智能研究中心
机器人技术创新中心
邮件:leif.christensen@dfki.de
电话:+49 421 178 45 4149

Weitere Informationen:

https://cloud.dfki.de/owncloud/index.php/s/aMGqoECay6PzJBM图片素材:使用图片时请注明版权!
https://robotik.dfki-bremen.de/en/research/projects/mare-it/Mare-IT项目页面

Mare-IT项目视频:https://www.youtube.com/watch?v=-NcroB_OaW4&t=1s

媒体接触

安德里亚·芬克不莱梅
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche德国智联汽车有限公司
L竞技 回到家里

评论(0)

写一个评论

最新的文章

阿尔卑斯山的塑料降雪

在一场大规模的筹款活动中,像比斯特先生和马克·罗伯这样受欢迎的youtube用户目前正试图清除海洋中近14000吨的塑料垃圾。这是0.15……

快速、廉价的检测方法可以检测COVID-19病毒的基因组,而不需要PCR

华盛顿大学的研究人员开发了一种新的COVID-19测试方法,它结合了非处方抗原测试的速度和处理过的PCR测试的准确性……

眼眶植入成功,韦伯到达L2

2022年1月24日,美国东部时间下午2点,韦伯发射了近5分钟(297秒)的火箭推进器,完成了对韦伯轨道的最后一次发射后的航向修正。这中途修正…

合作伙伴和赞助商