De Universiteit Twente ontwikkelt drones die het werk op grote hoogte aan hoogspanningsleidingen veiliger en efficiënter maken. Het installeren van zogenaamde ‘bird diverters’ en afstandshouders op die lijnen, gebeurt nu nog door mensen en is een levensgevaarlijke klus. In het Robotics and Mechatronics lab van de UT staat een werkend prototype, dat binnenkort op hoogspanningsleidingen getest wordt. De robots worden in eerste instantie ingezet voor infrastructuur in Spanje.
In het Europese project AERIAL-CORE werkt de UT met 9 partners aan een innovatief platform voor robots die inspectie en onderhoud op grote hoogte kunnen uitvoeren. Denk aan hoogspanningsleidingen, maar ook aan windturbines. De Europese Commissie steekt vanuit het Horizon2020 onderzoeksprogramma 8,6 miljoen euro in het project. Dit is het grootste Europese onderzoeksbudget ooit op het vlak van luchtrobotica. Het Spaanse energiebedrijf ENDESA is één van de tien partners in dit project en gaat de drones daadwerkelijk inzetten. Toepassing in Nederland is ook denkbaar.
Unieke robotskills
Het Aerial Co-Worker werkpakket AERIAL-CORE-project wordt aan UT-kant gecoördineerd door dr. Antonio Franchi, een grote naam op het gebied van internationale luchtrobotica. Hij werd een jaar geleden door de UT en de RAM-groep binnengehaald. Franchi: “We richten ons binnen dit project op nieuwe robottechnologieën voor de inspectie en het onderhoud van grote infrastructuren door robots. De drones krijgen skills die wereldwijd uniek zijn voor dit soort robots. Ze kunnen infrastructuren over een grote afstand inspecteren, maar juist ook zeer nauwkeurig en lokaal onderhoud uitvoeren. Menselijke monteurs kunnen in de toekomst gevaarlijke onderhoudstaken door deze drones laten uitvoeren en coördineren het proces vanaf de grond. De drones krijgen robotarmen waarmee in de lucht voldoende kracht uitgeoefend kan worden. De interactie tussen mens en robot is een belangrijk onderdeel binnen het project.”
Samenwerking en energieverbruik
De UT-onderzoekers richten zich binnen dit project vooral op succesvolle samenwerking tussen drones en een menselijke operator. De robots moeten op grote hoogten fysieke interactie met mensen hebben. Veiligheid, ergonomie en het zo optimaal uitvoeren van de taken zijn daarbij essentieel. De robots moeten in staat zijn de handelingen van de operator te begrijpen. "Daarbij kijken we naar sensoren die de menselijke beweging monitoren en vertalen naar handelingen van de robot”, zegt promovendus Amr Afifi, die meewerkt aan het project. We kijken daarbij ook naar augmented reality oplossingen die de bewegingen van de luchtrobot duidelijk maken voor de menselijke operator.
De UT-kijkt eveneens naar het energieverbruik van de robots. Quentin Sablé, mechatronisch engineer binnen de RAM-groep, houdt zich hiermee bezig. Sablé: “De drones verrichten veel verschillende handelingen en zijn ook nog eens veel tijd kwijt aan het vliegen naar de juiste plek. Bij het contactloos vliegen is een andere configuratie van motoren en propellers nodig dan wanneer ze fysieke handelingen uitvoeren. We willen een luchtrobot die makkelijk overschakelt van een contactloze aanvliegstand naar een modus waarin de robot het echte werk uitvoert.”
Installatie van een ‘bird diverter’ of ‘spacer’
Twee voorbeelden van specifieke situaties waarvoor de drones worden ontwikkeld: de installatie van een bird diverter en de installatie van een spacer, beide aan hoogspanningsleidingen. De bird diverters worden in veel landen om de zoveel meter aangebracht op de hoogspanningsleidingen om te voorkomen dat vogels hier op hogere snelheid tegenaan vliegen. Dit zorgt ervoor dat de vogels omkomen en verhoogt de temperatuur van de leidingen, dat kan gevaar opleveren. Een risicovolle klus die nu nog door mensen wordt uitgevoerd. Met het AERIAL-CORE-project wordt de installatie van spacers en bird diverters volledig of semi-automatisch uitgevoerd door drones.
De robotarmen van de drone zijn voorzien van end effectors (ook wel end-of-arm tooling genoemd) en van visuele sensoren. Hierdoor het mogelijk om de drone vanaf de grond te besturen. Maar nog belangrijker; de sensoren kunnen de menselijke configuratie en gebaren in realtime ophalen. Hierdoor kan de drone de activiteiten van operator herkennen en gevaarlijke situaties voorkomen. De drone kan de operator bijvoorbeeld nauwkeurige aanwijzingen geven over waar de bird diverters moeten worden geplaatst.
De onderzoekers hebben een testomgeving op het ATLAS flight center met beperkt luchtruim toegewezen gekregen om de drones te testen.
Installatie van een Bird diverter in de VS
Installatie van een spacer op hoogspanningsleidingen
Over Antonio Franchi
Het "Aerial Co-Worker" werkpakket van het Aerial Core-project wordt aan Twentse kant gecoördineerd door dr. Antonio Franchi. Hij was onderdeel van het team dat in 2019 het project uitdacht. Hij was toen nog verbonden aan het National Center for Scientific Research (CNRS) in Frankrijk. Kort na zijn komst naar Twente, ruim een jaar geleden, verhuisde hij het CNRS-deel van het project met hem mee naar de UT. De robotica-vakgroep startte daarmee een nieuwe en innovatieve onderzoekslijn op het vlak van samenwerking tussen mens en luchtrobotica. Franchi: “Het is een grote uitdaging en grote eer om als UT-onderzoeker aan dit nieuwe avontuur bij de RAM-groep te beginnen. Dat we erin geslaagd zijn om zo’n groot onderzoeksbudget binnen te halen voor dit onderzoek, is een prachtige mijlpaal. Hiermee zette we grote stappen op het vlak van samenwerking tussen mens en robot. We reduceren het gevaar dat menselijke onderhoudsmonteurs lopen flink, daar doen we het voor.”
