Sensors in modular robotics for pipeline inspection : design and test of erekobot- σ module

Abstract

Oleodutos ainda são os meios mais eficientes, seguros, ecológicos e econômicos para transportar petróleo bruto a longas distâncias. Porém, o petróleo transportado e o meio em que o oleoduto se encontra podem corroer o metal a ponto de surgir falhas, afetando não só a produção, mas também o meio ambiente. Além disso, atividades como inspeção e manutenção são dificultadas devido ao difícil acesso para operadores – exposições a toxinas, uma grande variedade de terrenos e a utilização de roupas específicas são apenas alguns dos desafios. Portanto, oleodutos requerem ainda mais processos recorrentes e autônomos, o que motiva o desenvolvimento de novas tecnologias: o maquinário de inspeção deve ser barato, robusto e versátil para tarefas de manutenção, limpeza, remoção de líquidos, separação de produtos e inspeção. Os robôs modulares reconfiguráveis são máquinas autônomas com morfologia variável e, com a reorganização das conectividades de suas partes (chamados módulos), essa arquitetura oferece um maior grau de flexibilidade e tolerância a falhas por um custo menor. Por serem baratos, robustos e versáteis, os robôs modulares reconfiguráveis podem realizar tarefas de inspeção e reduzir custos de produção na Indústria do Petróleo e Óleo. O objetivo deste trabalho é projetar, construir e testar um módulo de um robô modular reconfigurável com sensores para inspeção em tubulações, chamado ErekoBot. Cada módulo deve ter a capacidade de estimar sua própria pose, detectar um obstáculo e alinhar-se com um plano (simulando uma tubulação). Neste trabalho foram escolhidos os sensores mais adequados para o ErekoBot: quatro sensores infravermelhos e uma unidade de medição inercial. Depois da definição dos sensores, o módulo completo foi projetado e seu protótipo construído, considerando forma, tamanho, peso, circuito eletrônico, posição dos componentes e material. Os testes com o protótipo mostraram que esse módulo é capaz de (1) estimar sua própria orientação, (2) detectar a presença de obstáculos e (3) alinhar-se com um plano. Essas habilidades são suficientes para simular uma situação em que o robô deve se locomover por uma tubulação, desviar de obstáculos e parar em uma posição específica para realizar uma inspeção no interior do tubo.