Обеспечение безопасной эксплуатации старых мостов представляет собой сложную задачу, поскольку железобетон подвержен постепенному разрушению под воздействием солей и углекислого газа. Инновационный робот теперь способен проводить оценку состояния этих конструкций, даже в труднодоступных местах, куда не могут добраться люди.
Процесс коррозии начинается при проникновении соли, используемой для предотвращения обледенения, внутрь железобетонных элементов, что приводит к разрушению арматурной стали, или из-за воздействия углекислого газа, снижающего прочность бетона. По мере течения времени повреждения усугубляются и зачастую становятся заметными лишь при серьезном ущербе. В перспективе это может создать угрозу для эксплуатации мостов и других железобетонных конструкций. Следует также отметить, что восстановление таких сооружений обходится весьма дорого – чем больше коррозия, тем выше стоимость ремонта.
Поэтому профессор Элснер и группа исследователей из Швейцарии четверть века назад разработали метод раннего выявления коррозии. В основу технологии положен электрод, закрепленный на колесе, которое перемещается по всей поверхности железобетона. Датчик фиксирует электрический потенциал на поверхности, значительные отклонения указывают на начало процесса коррозии в определенных зонах. Полученные данные передаются на компьютер для последующего анализа.
Элснер отмечает, что данная технология, основанная на измерении электрических потенциалов, успешно применяется при инспекции мостов на протяжении длительного времени. Однако оставалась одна проблема: “Колесо с электродом требовалось вращать вручную, что делало недоступными для обследования некоторые участки, такие как опорные столбы и нижние поверхности высоких мостов”.
Для решения обозначенной задачи Институт строительных материалов объединил свои ресурсы с Институтом робототехники и интеллектуальных систем, расположенным в Швейцарии. В рамках сотрудничества была сформирована команда для создания робота, способного выявлять коррозию даже в труднодоступных местах и на самых ранних этапах ее развития. Поиск оптимального решения не занял много времени: “Четыре года назад студенты в рамках одного из предыдущих проектов разработали устройство, которое может перемещаться не только по земле, но и вдоль стен и под потолком. Эти характеристики сделали его идеальным решением для нашей текущей задачи”, – поясняет Роланд Зигварт, профессор Института робототехники и интеллектуальных систем.
Принцип передвижения робота основан на технологии Vortex. На нижней части устройства установлен механизм, напоминающий воздушный винт. Быстрое вращение этого винта создает эффект подвижной присоски, обеспечивающей надежную фиксацию робота на вертикальных поверхностях и потолке, где он может использовать колеса для перемещения по поверхности. Управление роботом осуществляется посредством пульта дистанционного управления или компьютера.
По словам Siegwart, первоначальное наименование робота было Paraswift, и он был создан для работы с камерой, обеспечивающей возможность съемки помещения со всех ракурсов. В рамках нового проекта устройство получило название C2D2 (Верхолазное устройство для выявления коррозии – Climbing Corrosion Detecting Device) и было адаптировано для обнаружения коррозии: «Мы усовершенствовали конструкцию корпуса и колес, а также внедрили технологию распознавания коррозии», – пояснил Elsener, руководитель проекта.
Электрод, расположенный в нижней части робота, измеряет разность потенциалов армированного бетона, в то время как устройство передвигается по его поверхности. Специалисты впоследствии проводят анализ полученных данных. Для облегчения визуального контроля и отслеживания местоположения к роботу прикреплен розовый шар, содержащий дополнительную камеру для фиксации окружающей обстановки и предотвращения столкновений с препятствиями.
Успешные первоначальные тесты Разработчики рассчитывают, что к завершению проекта в середине 2015 года робот сможет самостоятельно определять и обходить возникающие препятствия. Исследователи также планируют заменить ручное управление на систему навигации, обеспечивающую автономную работу устройства. В настоящее время ведется разработка программного обеспечения для анализа значительной части собираемых данных. Робот C2D2 был удостоен награды в категории “Продление срока службы” на международной конференции Concrete Innovation Conference, впервые состоявшейся 13 июня 2014 года.
