Autonom robot for overflatebehandling

Innovasjonsprosjekt innen smidig robotikk

Vi er med på et innovasjonsprosjekt som er finansiert av Forskningsrådet, Innovasjon Norge og Kaefer Energy. Prosjektet er innenfor et nytt tjenesteområde som kalles smidig robotikk. Smidig robotikk handler om å bruke kunstig intelligens og sensorer for å få roboter til å gjøre oppgaver med mye variasjon og høye krav til fleksibilitet. 

Målet vårt er å utvikle et robotsystem for økt autonomi innen blåserensing, nedblåsing og maling. Ved å benytte robotikk til disse oppgavene forbedres arbeidsmiljøet for operatørene betraktelig og øker verdien KAEFER kan tilby sine kunder. Flere leverandører tilbyr robotsystemer for overflatebehandling, men disse er i liten grad autonome eller de er utviklet for helt spesielle formål.

Bakgrunn

KAEFER Energy yter service til olje- og gassindustrien, med primærtjenester innenfor ISO-fagene, og utfører omfattende prosjekter, både på landanlegg og offshore.

Som landets ledende selskap innenfor ISO-bransjen, ønsker KAEFER Energy sammen med innovasjonspartner Bouvet å bidra til å effektivisere og forbedre prosessene for overflatebehandling på flytende tankskip. Overflatebehandling på ballasttanker er den største og mest ressurskrevende delen av prosjektene, fra forbehandling, nedblåsing, inspeksjon og påføring av ny maling.

I dag utføres vedlikeholdet manuelt og det er høy arbeidsmiljørisiko forbundet med vedlikeholds-aktivitetene på innsiden av ballasttankene. Omgivelsene i tanken er svært støvete og det er begrenset sikt for operatørene. Store mengder avgasser fra maling, høyt støynivå og uønskede ergonomiske belastninger. Det kreves derfor også mye forberedelser og etterarbeid med aktiviteter rundt tildekking, oppsamling og tilkomstsystemer.

Løsning

Robotsystemet må ha vesentlig bedre autonomi og fleksibilitet enn systemene som er tilgjengelige på markedet i dag. KAEFER og Bouvet skal fremover samarbeide tett i alle faser av prosjektet.

Systemarkitekturen er tilrettelagt for roboter fra flere produsenter. I pilotprosjektet benyttes en robotarm fra Schunk som er utviklet for autonom sandblåsing av et australsk selskap, Sabre Autonomous Solutions.

Det skal utvikles en operatørstasjon for digital arbeidsforberedelse, overvåking og kontroll. Dette er en mobil enhet som fortrinnsvis plasseres på dekk, i en container eller tilsvarende. Systemarkitekturen skal legge opp til at operatørstasjonen skal kunne betjene flere robotsystemer, og på sikt kunne lokaliseres på land eller et annet sentralt sted.

Gjennomføring og innovasjonsvalg

Prosjektet forutsetter tidlig verdiskapning, stort skaleringspotensiale og høy innovasjonsgrad. For å forene disse kravene legger vi opp til en smidig prosjektgjennomføring. Utviklingen vil foregå i iterasjoner som hver for seg innebærer verdiskapning for KAEFER Energy og deres kunder. KAEFER Energy vil sammen med Bouvet eie konseptet og stå for en internasjonalisering av leveransen.

Prosjektet krever innovasjon på flere områder: 

• Presis og rask 3D-modellering av omgivelsene med rimelig maskinvare
  Den mest avanserte løsningen som er tilgjengelig på markedet i dag krever at volumet som skal behandles er forhåndsmodellert i et 3D-system (CAD). Slike modeller er normalt ikke tilgjengelige for objektet som skal forbehandles og males. Med vår løsning bygges teksturerte 3D modeller opp på stedet ved hjelp av roboten, rimelig maskinvare og dynamiske algoritmer..
• Bildebehandling
  Algoritmisk lokalisering av korrosjon ved hjelp av bildebehandling basert på maskinlæring.
• Automatisk genererte robotprogrammer
  Algoritmisk generering av robotprogrammer for blåserensing, nedblåsing og maling.
• Digital tvilling
  Kjernen i løsningen er en digital tvilling, hvor 3D-modeller kombineres med tekstur, video, genererte robotbaner, smarte objekter og prosesstilstand. Effektive datastrukturer, egnet infrastruktur og brukerinteraksjon med høy kvalitet. Løsningen skal tilpasses digitale tvillinger lokaliseres sentralt, slik at en robotoperatør kan styre anlegg på flere lokasjoner samtidig.
• Skybasert 
  Løsningen vil ha komponenter i skyen for administrasjon, overvåking og distribusjon av programvareversjoner.

Effekt

Ved å benytte robotikk til disse oppgavene forbedres arbeidsmiljøet for operatørene betraktelig gjennom å

• Redusere risikoen i sikkerhetskritiske operasjoner i ekstreme områder gjennom færre entringer og mindre oppholdstid i tank.
• Redusere belastningen for utførende personell.
• Redusere eksponering for ytre påvirkninger som støy, støv, vibrasjon, arbeide over skulderhøyde
• Øke nøyaktigheten og repeterbarheten i utførelsen
• Effektivisere operasjonen og forbruke mindre sand, som igjen har en miljøgevinst ved anskaffelse, arbeidsoperasjonene og ikke minst deponeringskost
• Redusere bruk av stillaser og tilsvarende systemer for tilkomst

Veien videre

I første fase vil robotsystemet brukes i KAEFER Energys pågående vedlikeholdsoppdrag for ballasttanker i produksjonsskip på norsk sokkel – et stort nedslagsfelt i seg selv. Deretter kan løsningen tas i bruk for lignende oppgaver i øvrige deler av KAEFERS virksomhet nasjonalt og internasjonalt. Endelig tenker vi at løsningen kommersialiseres og tas ut i markedet til andre aktører innen overflatebehandling.