Radikal endring for inspeksjon av undervannsinstallasjoner

Eelume’s nye inspeksjons- og intervensjonsplattform representerer en disruptiv innovasjon med henhold til arbeid under vann, og er et betydelig teknologisk fremskritt for hele næringen og vil kunne løse mange av dagens utfordringer billigere, raskere og mer presist.

Den biomekatroniske roboten repliserer naturlige bevegelser fra slanger, noe som åpner for tilkomst til områder som tidligere ikke har vært tilgjengelig med tradisjonelt ROV-utstyr. Med innebygde sensorer og kamera, og med muligheten til å koble til ulike verktøy, kan roboten brukes til inspeksjon og enklere vedlikeholdsoppgaver. Ved at slangerobotene kan utstasjoneres på subsea-feltene kan både vedlikeholdskostnadene og mobiliseringstiden reduseres betraktelig.

Inventas team - Nordsjøen

Team Inventas

Produktutviklere mekanikk
Beregningsingeniører
Produktdesignere
Digital designer på merkevare

Prosjektperiode

2015 - 2021 (pågående)

Om Eelume

Eelume ble etablert i 2015 som et spinoff fra NTNU TTO basert på over 10 års forskning innen slangerobotikk. Pål Liljebäck, i dag teknologisjef i selskapet, er sammen med bl.a. professjorene Kristin Pettersen, Jan Tommy Gravdahl, Øyvind Stavdahl og NTNU TTO én av gründerne av selskapet. Selskapet har i dag 11 ansatte og eies av Kongsberg Maritime, Equinor Ventures og gründerne.

Synergien med Kongsberg Maritime og Equinor har bidratt til at selskapet har fått utviklet og testet teknologien raskere og mer effektivt enn om de skulle stått alene, i tillegg til at de har fått tilgang til avansert teknologi fra Kongsberg når det gjelder kommunikasjon og posisjonering

Problemet

Er det mulig å utvikle en autonom og resident undervannsmanipulator for å løse inspeksjons- og lette intervensjonsjobber på komplekse undervannsinstallasjoner?

Mengden av og kompleksiteten til undervannsinnstallasjonene i forbindelse med utvinning av olje og gass øker. Disse må inspiseres og vedlikeholdes. I dag løses dette ved bruk av større fartøy med ROV om bord. Dette er både meget kostbart og avhengig av tilgjengelighet både av fartøy og værvindu. I tillegg er disse ROV’ene som er kontrollert av trent personell om bord styrt via en tether kabel. Størrelsen og kabelen hindrer tilgang til komplekse strukturer, og størrelsen / vekten kombinert med treghet øker risiko for at ROV kommer i uønsket kontakt med undervannsinnstallasjon og kan skade seg selv eller installasjonen.

Løsning


Løsningen er en mindre skalerbar plattform basert på slangerobotprinsippet som Sintef/NTNU har forsket på i over 10 år. En slik AUV som er installert ved en undervannsinstallasjon vil kunne svømme ut regelmessig eller på oppdrag basert på en hendelse eller en ordre fra eier av installasjonen.

En smidig robotarm uten kropp

Slangeroboten fungerer som en robotarm uten kropp. Den har et tverrsnitt på 200 millimeter og er bygd opp av moduler som gjør at lengden kan tilpasses etter ulike behov. Den biomekatroniske oppbygningen med fleksible ledd og trustere sammen med den hydrodynamiske utformingen gjør roboten til Eelume svært smidig å navigere i vannet.

Fordeler


  • Autonomi og avanserte styringsalgoritmer vil gi bedre og mer presis tilgang
  • Man vil ikke trenge kostbart fartøy med personell for å operere
  • Væruavhengig
  • Det lille og runde tversnittet gir både mindre drag i vannet og mindre påvirkning fra strømmer - noe som reduserer energibehovet og bedre tilgang i komplekse installasjoner.
  • At den kan operere trådløst og autonomt er helt nødvendig for at roboten skal kunne utføre de oppdrag den er bygd for.
  • Eelume jobber også med et nivå der slangeroboten kan utstyres med intelligens slik at den kan navigere og forflytte seg selv uten fjernstyring. Dette er et viktig steg mot mer autonome undervannsfarkoster som gjør mer enn bare å observere.

Samarbeid med Inventas

Inventas har samarbeidet tett med teamet i Eelume siden de startet med utviklingen i 2015. Vi har bidratt både i utvikling og testing i tillegg til at vi har hjulpet de med design av identitet og hjemmeside.

I utviklingen har vi hatt ansvar for de mekaniske løsningene, hvor vi har bidratt på alt fra enkeltmoduler og hvordan de skal designes for å tåle trykket fra store dyp - til hvordan en skal gi bevegelse mellom modulene og fremdrift til AUV’en.

Prosessen:

  • Workshop; hvor vi utfordret og lekte med muligheter
  • Forprosjekt; utvikling av de første konseptene
  • Utviklingsprosjekt; Utvikling av første prototyp for bassengtest og senere dypvannstest til 120m.
  • Første svømmende prototype i 2016.
  • Andre generasjons prototype; Utvikling, sammenstilling og testing på 500m. Denne generasjonen fikk en rekke oppgraderinger innen sensorikk, elektronikk og ble bæredyktig for utstyr som tok farkosten et steg nærmere operasjonen i felt. Denne generasjonen ble en viktig test-plattform i den videre autonomiutviklingen.
  • Tredje generasjons prototype og nåværende generasjon av Eely; forbedringer på design og betydelige oppgraderinger på hardware. I tillegg til utvikling av batterimoduler, kamera- og lysmoduler. Roboten gikk også gjennom en mekanisk robustifisering, samt nye thruster-moduler.
  • Oppdriftsberegninger og nøyaktig vektfordeling; målet var å oppnå minimalt energikonsum for å stabilisere roboten i vilkårlige orienteringer (kritisk for batterilevetiden).




Bakgrunn for prosjektet

I 2015 kom Pål til Inventas for å få bistand til utviklingen av en ny slangerobot. Dette startet som et prosjekt med NTNU TTO med prosjektnavnet SWimM, som etterhvert ble til selskapet Eelume.

SwimM, var et prosjekt med utspring fra Teknisk kybernetikk hvor det har pågått forskning på robotikk og autonomi i mange år, og AMOS et senter for fremragende forskning med fokus på å løse utfordringer knyttet til autonomitet og marine operasjoner. Målet var å utvikle autonome undervannsmanipulatorer som kunne gi en raskere og mer effektiv inspeksjon og lett intervensjon av alle de komplekse og etter hvert gamle undervannsinstallasjonene.

I perioden før dette hadde Inventas jobbet sammen med Sintef IKT i utviklingen av en slangerobot for inspeksjon av trykksatte vannrør, i et stort EU prosjekt TRACT og hadde gjennom dette blitt kjent med Sintef, NTNU og Pål. I begge disse prosjektene bisto Inventas med spisskompetanse, og erfaring innen design og utvikling av subsea produkter og robotikk. Vi fikk ansvaret for utvikling av alle mekaniske løsninger mens Sintef jobbet med utvikling av elektronikk og styringssystemer.

Dette prosjektet som har gått over flere år, har vært ett for historiebøkene. Et radikalt produkt for bransjen og en utforming og modularitet som har gjort det langt mer spennende og utfordrende enn hos andre større intervasjons-ROVer. Med andre ord, midt i smørøyet for en "Inventas-nerd" som meg.

Jardar Winjum, Produktuvikler fra Inventas