หุ่นยนต์ Air-Cobot สำหรับการตรวจสอบเครื่องบิน

Air-Cobot (Aircraft Inspection enhanced by smaRt & Collaborative rOBOT) คือโครงการวิจัยและพัฒนาของประเทศฝรั่งเศส ในการสร้างหุ่นยนต์เคลื่อนที่แบบล้อเลื่อนที่ทำงานร่วมกับมนุษย์ (Collaborative Mobile Robot) เพื่อใช้ในการตรวจสอบสภาพเครื่องบินระหว่างการปฏิบัติการบำรุงรักษา โดยโครงการนี้เป็นการร่วมมือกันระหว่างห้องปฏิบัติการวิจัยและภาคอุตสาหกรรม เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีใน 3 ด้านหลัก ได้แก่ การนำทางอัตโนมัติ (Autonomous Navigation), การทำงานร่วมกันระหว่างมนุษย์และหุ่นยนต์ (Human-Robot Collaboration) และการตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (Nondestructive Testing)

วัตถุประสงค์และเป้าหมายของโครงการ

โครงการ Air-Cobot เริ่มต้นขึ้นในเดือนมกราคม ปี 2013 ภายใต้โปรแกรมกองทุนระหว่างกระทรวงของ Aerospace Valley ซึ่งเป็นกลุ่มธุรกิจด้านการบินและอวกาศในฝรั่งเศสตะวันตกเฉียงใต้ โดยมีงบประมาณมากกว่า 1 ล้านยูโร เป้าหมายหลักคือการพัฒนาหุ่นยนต์เคลื่อนที่ที่สามารถนำทางได้ด้วยตนเอง และติดตั้งเซนเซอร์ตรวจสอบแบบไม่ทำลาย เพื่อใช้ในการตรวจสอบเครื่องบินทั้งในช่วงก่อนการบิน (Preflight) หรือระหว่างการบำรุงรักษาภายในโรงเก็บเครื่องบิน (Hangar) โดยมีการทดสอบการใช้งานจริงที่สถานประกอบการของ Airbus และ Air France Industries

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

โดยปกติ การตรวจสอบเครื่องบินจะดำเนินการโดยเจ้าหน้าที่มนุษย์ ซึ่งอาจเกิดความเหนื่อยล้าและส่งผลต่อความแม่นยำในการตรวจสอบ การนำ Air-Cobot มาใช้มีวัตถุประสงค์เพื่อ:

• เพิ่มความน่าเชื่อถือและความแม่นยำ: ระบบอัตโนมัติช่วยให้การตรวจสอบมีความสม่ำเสมอและสามารถทำซ้ำได้
• ลดระยะเวลาในการตรวจสอบ: ช่วยให้สายการบินและผู้ผลิตเครื่องบินลดเวลาที่เครื่องบินต้องจอดพักเพื่อบำรุงรักษา ซึ่งเป็นการเพิ่มความพร้อมในการใช้งานเครื่องบินและลดต้นทุนการดำเนินงาน
• การติดตามผลที่มีประสิทธิภาพ: มีการสร้างฐานข้อมูลเฉพาะสำหรับเครื่องบินแต่ละลำ ซึ่งประกอบด้วยภาพถ่ายและข้อมูลสแกน 3 มิติ เพื่อใช้ติดตามการเปลี่ยนแปลงของจุดบกพร่อง เช่น การขยายตัวของรอยร้าวในโครงสร้างเครื่องบิน

รายละเอียดทางเทคนิคและอุปกรณ์

Air-Cobot ติดตั้งอยู่บนแพลตฟอร์มเคลื่อนที่รุ่น 4MOB ที่ผลิตโดย Sterela ซึ่งเป็นแพลตฟอร์มขับเคลื่อนสี่ล้อที่สามารถใช้งานในพื้นที่สมบุกสมบันได้

เซนเซอร์และอุปกรณ์ตรวจสอบ

หุ่นยนต์ติดตั้งอุปกรณ์ขั้นสูงเพื่อการตรวจสอบและการนำทาง ดังนี้:

• อุปกรณ์ตรวจสอบ: กล้อง Pan-Tilt-Zoom จาก Axis Communications และเครื่องสแกน 3 มิติ Eva จาก Artec 3D
• อุปกรณ์นำทาง: หน่วยวัดความเฉื่อย (IMU), กล้อง PointGrey สองชุด, เครื่องวัดระยะเลเซอร์ Hokuyo สองเครื่อง และหน่วย GPS จาก M3 Systems สำหรับการกำหนดขอบเขตพื้นที่ (Geofencing) ในสภาพแวดล้อมภายนอก
• ระบบความปลอดภัย: กันชนตรวจจับสิ่งกีดขวางทั้งด้านหน้าและด้านหลัง ซึ่งจะหยุดการทำงานของแพลตฟอร์มทันทีเมื่อมีการปะทะ

การนำทางอัตโนมัติ

ระบบการนำทางของ Air-Cobot แบ่งออกเป็นสองระยะ:

1. ระยะการเคลื่อนที่ทั่วไป: การนำทางภายในสนามบินหรือโรงงานเพื่อให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่เข้าใกล้ตัวเครื่องบิน
2. ระยะการตรวจสอบ: การนำทางรอบตัวเครื่องบิน เพื่อให้หุ่นยนต์จัดวางตำแหน่งตัวเองตามจุดควบคุมที่อ้างอิงจากแบบจำลองเสมือน (Virtual Model) ของเครื่องบิน

ความร่วมมือและพันธมิตร

โครงการนี้บริหารจัดการโดย Akka Technologies โดยมีพันธมิตรที่สำคัญ ได้แก่:

• Airbus Innovations: ผู้ริเริ่มโครงการและผู้จัดหาแบบจำลอง CAD ของเครื่องบิน Airbus A320
• LAAS-CNRS: รับผิดชอบด้านการนำทางอัตโนมัติ
• Armines และ Institut Clément Ader: รับผิดชอบด้านการตรวจสอบแบบไม่ทำลาย
• 2MoRO Solutions: ดูแลระบบสารสนเทศด้านการบำรุงรักษา
• M3 System: พัฒนาโซลูชันการระบุตำแหน่งภายนอกด้วย GPS
• Sterela: ผู้ผลิตแพลตฟอร์มเคลื่อนที่ 4MOB