Μελέτη, σχεδίαση και κατασκευή τηλεκατευθυνόμενου ρομποτικού συστήματος επιθεώρησης σωλήνων

Μακάσι, Κλάιντι

Research, design and manufacture of a remote-controlled robotic pipe inspection system

Διπλωματική εργασία

Author

Μακάσι, Κλάιντι

Date

2023-07-19

Advisor

Azariadis, Philip

Διπλωματική εργασία (5.433Mb)

Keywords

Ρομποτική ; Arduino ; Solidworks ; 3D Printing ; Ασύρματες επικοινωνίες ; Προγραμματισμός ; Ρομπότ επίβλεψης σωλήνων ; Robotics ; Wireless communication ; Pipe inspection robot ; Programming ; Cura ; Arduino Nano ; Arduino UNO

Abstract

Η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται στον σχεδιασμό, την ανάπτυξη και την αξιολόγηση ενός τηλεκατευθυνόμενου ρομπότ επιθεώρησης σωλήνων, προσαρμοσμένου ειδικά για αγωγούς διαμέτρου από 110mm. Στόχος της παρούσας έρευνας είναι η αντιμετώπιση των προκλήσεων που σχετίζονται με την επιθεώρηση σωλήνων σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις, με την εισαγωγή μιας ευέλικτης ρομποτικής λύσης, που συνδυάζει την απομακρυσμένη λειτουργία, τις προηγμένες δυνατότητες ανίχνευσης και μελλοντικά την προσαρμοστικότητα στις τυπικές διαστάσεις των σωλήνων. Μέσω μιας εκτεταμένης ανασκόπησης της υπάρχουσας βιβλιογραφίας, εντοπίζονται οι βασικοί περιορισμοί των παραδοσιακών μεθόδων επιθεώρησης σωλήνων, συμπεριλαμβανομένης της περιορισμένης προσβασιμότητας, των επικίνδυνων εργασιακών περιβαλλόντων και της ανάγκης για ακριβή συλλογή δεδομένων. Αξιοποιώντας αυτές τις γνώσεις, αναπτύσσεται ένα ολοκληρωμένο ρομποτικό σύστημα, για την αποτελεσματική αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων. Το προτεινόμενο ρομπότ επιθεώρησης σωλήνων είναι εξοπλισμένο με μια σειρά αισθητήρων, συμπεριλαμβανομένης μιας κάμερας υψηλής ευκρίνειας για την παρακολούθηση του περιβάλλοντος και την ανίχνευση ελαττωμάτων. Αυτοί οι αισθητήρες επιτρέπουν στο ρομπότ να καταγράφει οπτικές πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο, να ανιχνεύει πιθανά προβλήματα, όπως διαρροές ή ρωγμές και να αξιολογεί τη δομική ακεραιότητα του επιθεωρούμενου αγωγού. Για να διασφαλιστεί η απομακρυσμένη λειτουργία και ο έλεγχος, το ρομπότ έχει σχεδιαστεί με ένα διαισθητικό τηλεχειριστήριο που επιτρέπει στον χειριστή να ελίσσεται με το ρομπότ μέσα στον αγωγό και να ελέγχει τις διάφορες λειτουργίες του. Ο ελεγκτής ενσωματώνει εργονομικές εκτιμήσεις, για να διασφαλίσει την ευκολία χρήσης και την ακρίβεια κατά τη διάρκεια των επιθεωρήσεων.

Abstract

This thesis focuses on the design, development and evaluation of a remote-controlled pipe inspection robot adapted specifically for pipes with diameters from 110 mm. The aim of this research is to address the challenges related to pipe inspection in industrial plants by introducing a flexible robotic solution that combines remote operation, advanced sensing capabilities and, in the future, adaptability to standard pipe dimensions. Through an extensive review of existing literature, key limitations of traditional pipe inspection methods are identified, including limited accessibility, hazardous working environments and the need for accurate data collection. Utilizing this knowledge, an integrated robotic system is developed to effectively address these challenges. The proposed pipe inspection robot is equipped with an array of sensors, including a highdefinition camera for environmental monitoring and defect detection. These sensors allow the robot to record real-time visual information, detect potential problems such as leaks or cracks, and assess the structural integrity of the pipeline being inspected. To ensure remote operation and control, the robot is designed with an intuitive remote control that allows the operator to maneuver the robot inside the pipeline and control its various functions. The controller incorporates ergonomic considerations to ensure ease of use and accuracy during inspections.