Matematik gör det möjligt för robot att klättra vertikalt på flygplan

2019-01-23 12:00  

Komposit sänker flygplanens bränsleförbrukning. Men är dyrt att inspektera. I Luleå utvecklas därför en autonom robot som kan göra jobbet.

Vad ger anledning att utveckla en robot som kan ta sig fram vertikalt på glatta ytor? Stigande bränslepriser, har det visat sig.

Bränslet utgör en stor andel av flygbolagens kostnader. Därför har tillverkare fokuserat på att sänka vikten på planen. Ett sätt är att använda kolfiberkomposit. Airbus A350 är till exempel till stor del byggd i komposit i stället för aluminium.

Materialet är visserligen bättre på att motstå både utmattning och korrosion. Men är i gengäld svårare att upptäcka skador på. Inför varje start kontrolleras därför planen manuellt av inspektörer, främst med hjälp av ögonen men också med handhållna ultraljudsverktyg. Kontrollerna kostar förstås pengar och kan även innebära en säkerhetsrisk för inspektörerna.

Luleå tekniska universitet utvecklar därför en robot som ska kunna ta över arbetet. Projektet görs i samarbete med andra institutioner och är en del av EU:s forskningsprogram Horizon 2020.

– Med denna teknik kan vi inspektera extremt snabbt. Det är en stor fördel. Men det är också bra för passagerarnas säkerhet att inte förlita sig på att ett par ögon ska upptäcka en eventuell skada, säger George Nikolakopoulos, professor i robotik och automation, vid Luleå tekniska universitet.

Roboten har testats på en Boeing 737

Roboten han utvecklar tillsammans med sitt team har nyligen testats på en Boeing 737 på en anläggning i Storbritannien. Med gott resultat, som filmen visar.

Roboten bär med sig en liknande sensor som inspektörerna använder och skapar ett kontinuerligt punktmoln av kompositens tjocklek under sin färd längs flygplanets yta. Målsättningen är att göra den helt autonom i framtiden. Om roboten tas i bruk kommer förmodligen flera stycken användas för att snabba upp processen, berättar George Nikolakopoulos.

Lösningen kräver att roboten kan sättas på flygplanets sida och sen själv ta sig upp och fram med hjälp av de fyra hjulen. För att möjliggöra vertikal gång har forskarna monterat en fläkt mitt på roboten som suger fast den mot flygplanet genom undertryck.

Fläkten får inte suga för mycket

Utmaningen ligger i att hela tiden hålla ett lagom undertryck. Sugs den fast för hårt kan den inte röra sig längs ytan. Underlaget kan dessutom bestå av olika material och vara slätt så väl som kurvigt. Det gäller att gapet mellan robotens undersida och flygplanet hela tiden är precis lagom stort.

– Vi har utvecklat en matematisk kontroll för att beräkna det, och en annan kontroll som hela tiden ger den optimala sugkraften beroende på lutning, säger George Nikolakopoulos.

Att använda en fläkt innebär en ”extremt högljudd” lösning, som han uttrycker det. Men så många alternativ finns inte. Magnetism är av förklarliga skäl uteslutet – varken komposit eller aluminium är magnetiskt. (Aluminium är egentligen paramagnetiskt, det vill säga magnetiskt under inverkan av ett yttre magnetfält. Den typen av magnetism är dock svag jämfört med ferromagnetism.)

Batteri ska ersätta kablar

Vid testet har roboten strömförsörjts via kabel. Men tanken är att ett batteri ska ersätta kabeln. Med tillgänglig batteriteknik ger det en drifttid på mellan fem och tio minuter.

– Men två eller tre robotar kan du därmed scanna hela planet på några minuter, säger han.

Inspektionsroboten befinner sig på nivå 6–7 enligt TRL-skalan som beskriver teknisk mognadsgrad (Technology Readyness Level, 1–9 där 9 är högst).

– Om ett år kan inspektionsdelen vara färdig. Om ett företag ska börja använda den krävs förstås även kommersialisering, certifiering och myndighetsgodkännande, påtalar han.

Men det finns större planer för roboten. I projektet ingår också att den ska kunna utföra reparationer själv, genom att helt enkelt avlägsna skadad komposit och ersätta den med ny.

– Det låter som science fiction i dag men om cirka fem år kommer vi att kunna göra det, säger George Nikolakopoulos.

Johan Kristensson

Mer om: Flygplan Robotik

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt