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Robo Crawler surveille les câbles d'alimentation souterrains
Souvent, avant qu'un câble d'alimentation ne passe, il dégage quelques signes subtils de détresse. Malheureusement, de nombreux câbles de distribution critiques sont souterrains, ce qui les rend difficiles d'accès et de surveillance pour les personnes. Mais maintenant, un nouveau robot rampant sur câbles, développé par des chercheurs de l'Université de Washington (UW), à Seattle, pourrait fournir des informations indispensables sur la santé des systèmes électriques souterrains.
La photo montre une partie d'un robot conçu pour traverser de manière autonome des câbles électriques souterrains, en utilisant des capteurs embarqués pour détecter les dommages. En repérant les câbles défectueux avant qu'ils ne tombent en panne, le robot pourrait faire gagner du temps et de l'argent aux compagnies d'électricité sur la maintenance et la réparation du réseau électrique.
La surveillance des systèmes de câbles est l'un des Saint Graal de l'industrie de l'électricité, déclare Don Von Dollen, directeur de programme pour le programme IntelliGrid au Institut de recherche sur l'énergie électrique (EPRI), à Palo Alto, Californie. Lorsque vous rencontrez une panne de câble, il est très difficile de le trouver, de le déterrer et de le réparer. Trouver de bons diagnostics a été un défi de longue date, et c'est un écrou difficile à résoudre.
Pendant des décennies, les chercheurs et les services publics ont travaillé sur diverses façons de surveiller les réseaux électriques. Une méthode traditionnelle, utilisée depuis 50 ans, est appelée test à haut potentiel, explique Von Dollen. En gros, vous déconnectez le câble et envoyez un gros pic de tension à travers, dit-il. S'il y a des problèmes, cela va entraîner une défaillance du câble. C'est une méthode de force brute, dit-il, mais si le câble tombe en panne, au moins c'est dans un cadre contrôlé. Plus récemment, les gens ont utilisé le radar pour détecter les dysfonctionnements.
Mais ces méthodes nécessitent une bonne dose d'interaction humaine. Les chercheurs de l'UW ont relevé le défi en concevant un robot capable de traverser de manière autonome des câbles souterrains enterrés dans des tuyaux et des tunnels. Le robot, qui roule sur de petites roues en néoprène et est alimenté par une batterie, serre fermement le câble pendant que ses trois capteurs embarqués recherchent des signes d'usure. Seulement environ 10 pour cent des câbles souterrains se trouvent dans des tuyaux ou des tunnels (le reste est enterré directement dans le sol). Mais ces câbles sont souvent ceux qui subissent des conditions inattendues telles que des gouttes d'eau, dit Alexandre Mamichev , professeur de génie électrique à l'UW et chef de projet, ce qui les rend plus susceptibles de tomber en panne.
La surveillance de ces systèmes électriques souterrains est un problème en deux parties, dit Mamishev. Premièrement, le terrain est difficile pour un robot à naviguer de manière autonome. Les kilomètres de câbles sont constitués de torsions, de virages, de supports et de surplombs qui peuvent entraver la progression. Ces considérations faisaient partie intégrante de la conception, dit-il. Le robot a un gyroscope pour aider à maintenir son équilibre et des bras stabilisateurs pour l'aider à se redresser s'il glisse hors de la piste. Le robot est construit en segments, un peu comme un train avec plusieurs voitures, et il se trouve à trois pouces au-dessus d'un câble. Un segment est consacré au contrôle du robot, et l'autre abrite les capteurs et les unités de traitement des données.
Le deuxième défi de la surveillance des câbles d'alimentation concerne le type de capteur utilisé. Mamishev soupçonne qu'une combinaison de capteurs peut mieux détecter les problèmes dans les câbles qu'une seule méthode. Par conséquent, le robot de son équipe comprend un capteur thermique pour localiser les points chauds ; un capteur acoustique pour localiser le claquement silencieux, le crépitement et l'éclatement des étincelles d'une décharge électrique partielle ; et un capteur diélectrique pour mesurer la présence d'humidité qui peut s'être infiltrée dans l'isolant. De plus, le robot dispose d'une caméra vidéo afin que sa progression puisse être surveillée à distance.
Mamishev et son équipe ont récemment emmené le robot à la Nouvelle-Orléans pour le tester à l'installation d'assemblage de la NASA à Michoud de Lockheed Martin. L'objectif était de trouver des dommages qui auraient pu être causés par l'ouragan Katrina, car l'eau salée des inondations peut s'infiltrer dans l'isolation des câbles. Ils n'ont pas trouvé de dommages dans les fils de l'installation. Cependant, ce premier test sur le terrain était une bonne preuve de concept, dit Mamishev, et le robot a parcouru avec succès trois milles de câble.
La technologie des chercheurs semble très excitante et prometteuse, déclare Dave Hawkins, chef de projet pour l'intégration des ressources renouvelables au Opérateur de système indépendant de Californie , une organisation à but non lucratif qui gère la majorité du réseau électrique à haute tension de l'État. Le robot pourrait améliorer la fiabilité électrique en identifiant les câbles qui ont atteint la fin de leur vie utile, dit-il. En prévoyant les pannes potentielles, les câbles peuvent être retirés du service de manière planifiée, ce qui permet d'économiser du temps et de l'argent.
Von Dollen de l'EPRI affirme que la recherche est sur la bonne voie pour résoudre une partie du problème de surveillance des câbles de l'industrie. C'est une approche intéressante, dit-il. Cependant, comme le robot mesure quelques centimètres plus haut que les tuyaux, il peut avoir du mal à naviguer dans les espaces restreints des conduits et des tuyaux où sont logés certains câbles.
Mamishev dit que le robot a le potentiel de rétrécir jusqu'à une hauteur d'environ un pouce, mais pas plus mince. Pourtant, même à trois pouces, il peut toujours ramper sans entrave le long d'un certain nombre de systèmes de câbles souterrains, dit-il.
Dans les prochains mois, les chercheurs prévoient de remplacer les stabilisateurs rigides actuels par de nouveaux flexibles et adaptables. Ensuite, si le robot rencontre un espace restreint, les bras peuvent se replier ; s'il bascule, les bras peuvent redresser le robot plus précisément. De plus, Mamishev ajoutera plus de batteries, peut-être en ajoutant plus de segments au train de robots.
Les robots ont le potentiel d'être commercialisés assez rapidement, dit-il. Cependant, le calendrier dépendrait entièrement de l'intérêt des partenaires commerciaux. Si nous avions de bons partenaires, dit-il, en un an, nous pourrions offrir un service de vérification des câbles.