NOVEMBRE 2018 PAG. 14 - Robins, tecnologie robotiche per l’ispezione delle navi

Tra i numerosi campi di applicazione delle tecnologie robotiche, l’ispezione delle navi è senza dubbio uno di quelli in cui i potenziali benefici sono evidenti, ma in cui i requisiti sono più stringenti e le condizioni operative più severe.

Molti progetti di ricerca hanno confermato la possibilità di utilizzare robot nell’ispezione navale, almeno in linea di principio, ed alcune applicazioni pratiche sono già state implementate con successo, anche seguendo esperienze simili in altri settori industriali quali Energia e Oil & Gas.
Tuttavia, non esistono ancora soluzioni complete in grado di consentire un utilizzo diffuso di sistemi robotici in assistenza agli ispettori navali e alcuni passi avanti nella tecnologia, così come nella normativa, devono ancora essere compiuti.

ROBINS (1), un progetto collaborativo co-finanziato dalla Comunità Europea e coordinato dal RINA, si pone come obbiettivo di colmare il gap che ad oggi limita la possibilità di utilizzare le tecnologie robotiche nelle ispezioni navali. A tal fine, sono stati individuati alcuni requisiti tecnologici chiave che ancora non trovano riscontro nei robot attuali:
- I sensori (ottici o di altro tipo) devono avere la capacità di individuare zone critiche e difetti nello scafo fornendo informazioni almeno equivalenti a, se non migliori di, quelle normalmente ottenute da un ispettore umano che opera in prima persona nelle stesse condizioni.

- I robot devono avere la capacità di esplorare sia spazi grandi e regolari che spazi angusti, accidentati, sporchi e con geometrie complesse mantenendo conoscenza della loro posizione e orientamento nello spazio.

- I dati raccolti durante le attività di ispezione devono essere acquisiti, trasmessi ed archiviati in modo da garantirne la confidenzialità, l’integrità e la disponibilità ai livelli richiesti dal tipo di ispezione svolto.

- Devono essere disponibili strumenti software evoluti ed adeguati per l’analisi e la presentazione dei dati raccolti durante l’attività di ispezione, come ad esempio filmati e fotografie, in modo da offrire informazioni dettagliate ma di efficace e rapida fruizione, evitando ad esempio la necessità di esaminare decine o centinaia di fotografie o vari minuti di filmati.
In ROBINS sono stati scelti due scenari operativi rappresentativi della fenomenologia di situazioni tipiche che si possono incontrare durante l’attività ispettiva:
- Ispezione di grandi spazi quali stive o cisterne, che presentano un ridotto numero di superfici irregolari o altri ostacoli al movimento, ma presentano strutture ripetitive e volumi molto estesi.
- Ispezione di spazi molto angusti e irregolari come casse di zavorra, gavone di prua, doppi fondi, ecc. che presentano numerosi ostacoli per l’accesso e l’esplorazione, oltre che condizioni critiche di illuminazione e pulizia delle superfici.

Per affrontare situazioni tanto diverse, in ROBINS vengono sviluppati due droni aerei con caratteristiche e prestazioni diverse: un drone “collision-tolerant” capace di accedere a spazi confinati complessi, ed un drone aereo più grande e sofisticato, con un equipaggiamento di sensori e software in grado di consentire un’operatività semi-autonoma in grandi spazi.

Una componente essenziale delle ispezioni, almeno per quanto riguarda le visite di classe e statutarie, è la misurazione degli spessori. In ROBINS, questo compito è affidato ad un crawler, un robot dotato di ruote magnetiche in grado di procedere lungo pareti metalliche e di superare alcune tipologie di ostacoli tipici delle strutture navali. Il crawler viene utilizzato principalmente all’interno delle stive, dove le sue capacità possono essere sfruttate al meglio.

Un ruolo fondamentale è riservato agli strumenti software per l’elaborazione dei dati. Gli strumenti software sviluppati in ROBINS hanno lo scopo di produrre ed esplorare un modello 3D virtuale dello spazio ispezionato. Grazie ad un processo di elaborazione capace di combinare immagini fotografiche bidimensionali e dedurne la terza dimensione, il software consente di effettuare tour virtuali durante i quali l’ispettore può “volare” virtualmente nello spazio, esaminare accuratamente i dettagli di suo interesse ed aggiungere ulteriori fotografie, annotazioni, disegni o altro, “appiccicandoli” nei punti scelti del modello 3D.

Inoltre, tramite un processo basato su tecniche di deep learning e intelligenza artificiale per l’analisi delle immagini, il software offre all’ispettore un aiuto nella identificazione e catalogazione di difetti, aree critiche o altre anomalie.

La possibilità di sviluppare le piattaforme robotiche e di verificarne le prestazioni è amplificata grazie alla realizzazione di uno speciale laboratorio presso l’Università di Genova. In tale laboratorio, le piattaforme robotiche possono essere sottoposte ad una serie di test e misurazioni in una struttura appositamente progettata e costruita che riproduce, in un ambiente strumentato e controllato, scenari e situazioni operative tipiche della nave.

I risultati dei test ottenuti in laboratorio sono poi confrontati con test al vero a bordo di navi reali, realizzando in tal modo un loop virtuoso di continuo miglioramento delle tecnologie e degli allestimenti di laboratorio ed offrendo ampie opportunità anche per un futuro impiego del laboratorio stesso per uno sviluppo tecnologico e normativo, ad esempio traducendo i protocolli di test in un vero e proprio standard per le piattaforme robotiche utilizzate nell’ispezione delle navi
(1)  Il progetto ROBINS ha ricevuto finanziamento dal Programma di Ricerca ed Innovazione Horizon 2020 dell’Unione Europea (Grant Agreement No 779776).

Enrico Carrara 

Funzionario tecnico senior presso il Marine Technical Excellence Center del RINA (RINA Services S.p.A.) ed è il Coordinatore Tecnico del progetto ROBINS