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

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, 2014.

Main Author: Sousa, Ana Carolina Cardoso de
Other Authors: Koike, Carla Maria Chagas e Cavalcante
Format: Dissertação
Language: Inglês
Published: 2015
Subjects:
Detectores
Robótica
Robôs
Online Access: http://repositorio.unb.br/handle/10482/18088
http://dx.doi.org/10.26512/2014.11.D.18088
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spelling ir-10482-180882019-09-03T14:33:23Z Sensors in modular robotics for pipeline inspection : design and test of erekobot- σ module Sousa, Ana Carolina Cardoso de Koike, Carla Maria Chagas e Cavalcante Detectores Robótica Robôs Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, 2014. 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. Pipelines still are the most efficient, safe, ecological and economical environmental to transport crude oil over long distances. However, the transported oil and the environment in which the pipeline is located may corrode the metal to the point of failure, affecting not only production but also the environment. In addition, activities such as inspection and maintenance are more complex due to difficult access – exposure to toxins, a wide variety of terrains and the special cloths are just some of the challenges. Therefore, pipelines require processes recurrent and autonomous, which motivates the development of new technologies: the machinery of inspection should be cheap, robust and versatile for maintenance, cleaning, removal of fluids, product separation and inspection. The reconfigurable modular robots are autonomous machines with variable morphology and, with the reorganization of the connectivity of parts (called modules), this architecture offers a greater degree of flexibility and fault tolerance at a lower cost. Because of its low cost, robustness and versatility reconfigurable modular robots can perform inspection tasks and reduce production costs in the Oil and Oil Industry. The objective of this work is to design, build and test a module of a reconfigurable modular robot with sensors for inspection in pipelines, called ErekoBot. Each module must have the ability to estimate its own pose, detect an obstacle and align yourself with a plan (simulating a pipe). In this work, the most suitable sensors for ErekoBot were chosen: four infrared sensors and an inertial measurement unit. After the definition of the sensors, the complete module was designed and its prototype was built, considering shape, size, weight, electronic circuit, position of components and material. Tests with the prototype has shown that the module is capable of (1) to estimate its own orientation, (2) detecting the presence of obstacles and (3) align with a plane. These abilities are sufficient to allow a situation where the robot must move moved through a pipeline, avoid obstacles and stop at a specific position to perform an inspection inside the tube. 2015-05-06T13:39:45Z 2015-05-06T13:39:45Z 2015-05-06 2014-11-19 Dissertação SOUSA, Ana Carolina Cardoso de. Sensors in modular robotics for pipeline inspection: design and test of erekobot- σ module. 2014. xiv, 106 f., il. Dissertação (Mestrado em Sistemas Mecatrônicos)—Universidade de Brasília, Brasília, 2014. http://repositorio.unb.br/handle/10482/18088 http://dx.doi.org/10.26512/2014.11.D.18088 Inglês Acesso Aberto A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data. application/pdf
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