Sanierung von Erdgas-Pipelines durch autonomen Roboter

Forscher der Carnegie Mellon University (CMU) haben ein neues autonomes Robotersystem zur Sanierung betagter Erdgas-Pipelines entwickelt, mit dem Reparaturen zu einem Bruchteil der heute üblichen Kosten möglich sind.

Bisher müssen bei Lecks oder anderen Schäden Rohrabschnitte aufwendig freigelegt werden, um die löchrigen Segmente auszutauschen. Umgerechnet 5,75 Mio. Euro pro Kilometer kommen da schnell zusammen.

Vorteil modularer Aufbau

Die Steuerungs- und Manipulations-Software des Teams um Howie Choset ermöglicht den Einsatz des Reparatur- und Inspektionsroboters in Rohren aus beliebigem Material. Er ist modular aufgebaut, kann also für die verschiedenen Aufgaben ausgerüstet werden, etwa mit Kameras für die Kontrolle oder Werkzeugen zur Reparatur von Lecks. Der Roboter rollt dabei auf drei Rädern. Er ist ziemlich schwer, was vor allem an den Batterien liegt, die für einen Acht-Stunden-Betrieb ausreichen. In dieser Zeit kann er rund drei Kilometer Rohr sanieren.

Bei Inspektionen kommt das Gerät fünfmal schneller voran. Als Dichtungsmaterial dient ein Harz, das an der University of Illinois entwickelt worden ist. Es wird auf Rohrinnenwände aufgetragen, die porös oder so dünn geworden sind, dass Lecks entstehen können. Das Harz, „der eigentliche Star der Show“, so Choset, hat anfangs die Konsistenz von Softeis. Es wird mit einer rotierenden Düse auf die Rohrinnenwand geschleudert, wo es sekundenschnell abbindet und eine hochfeste Beschichtung bildet, wie es weiter heißt.

KI für Schadensermittlung

Zur Inspektion wird der mobile Roboter mit einem hochauflösenden optischen Sensor ausgestattet. Dieser bildet die Oberfläche ab. Aus den Bildern entsteht ein 3D-Abbild des jeweiligen Rohrabschnitts. Bei der Auswertung der Bilder wird eine Software eingesetzt, die auf Künstlicher Intelligenz basiert. Während Schwachstellen einfach mit Harz verstärkt werden können, müssen Löcher mit neuem Stahlblech verschlossen werden, das angeschweißt wird. Auch das schafft der Roboter.

Derzeit ist er so groß, dass er durch Rohre mit einem Durchmesser von 30 Zentimetern rollen kann. Eine Version für einen Durchmesser von 15 Zentimetern ist in Arbeit. Letztlich sind Fünf-Zentimeter-Rohre angepeilt. Das werde eine große Herausforderung sein, ahnt Chosets Forscherkollege Lu Li. „Kleiner ist schwieriger.“

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