Robot Telemanipulation for Remote Maintenance

Abstract

Denne masteroppgaven undersøker muligheten for å utføre et filterskifte ved bruk av teleoperasjon. Teleoperasjon blir ofte referert til som fjernstyring av en robot, og er for det meste orientert mot inspeksjon, reperasjon og vedlikehold i industrirelaterte applikasjoner. Oppgaven som undersøkes i denne masteroppgaven er knyttet til å bytte en filterenhet plassert ved en gassdehydreringsenhet på en olje-og gassproduserende plattform. Formålet med filteret er å rense trietylenglykol(TEG), som brukes i dehydreringsprosessen. Filterbyttet utføres normalt manuelt. I denne oppgaven utføres teleoperasjonsoppgaven på MANULAB ved NTNU Trondheim. Den tildelte roboten for oppgaven har seks frihetsgrader og heter KUKA KR-16.

Teleoperasjonssystemet tillot endeffektor kontroll gjennom MoveIts move_group node, og ble vellykket konfigurert i ROS, men komplikasjoner med tilkobling av joysticken gjorde det mislykket i laboratoriet. Direkte kontroll gjennom robotens håndkontroll ble brukt i laboratoriet for å få de nøyaktige posisjonene for filterbyttet, og hele sykulusen ble implementert med et Python-skript. Det implementerte skriptet sammen med en datamus tillot kommandoinngang for hele filterbyttet, samt teleoperasjon av roboten i RViz. Testene som ble utført viste at filterbyttet krever høy presisjon ved innsetting og uttak av filteret. Dette førte til å bruke den utviklede pythonkoden for å plukke opp det gamle filteret, og plassere det nye filteret inne i beholderen, mens bevegelser som ikke krevde noen presisjon ble teleoperert med en datamus. Teleoperasjon med joysticken i ROS viste seg å være utsatt for forsinkelser, når den ble kontrollert i RViz. Denne forsinkelsen førte til en «flytt-og-vent» strategi for å utføre de ønskede endeffektor bevegelsene.

This master’s thesis investigates the possibility of conducting a filter change through the means of teleoperation. Teleoperation is often referred to as remote control of a robot and is mostly oriented towards inspection, repair, and maintenance in industry-related applications. The task investigated in this thesis relates to changing a filter unit located at a gas dehydration skid on an oil and gas producing platform. The filter's purpose is to clean Triethylene glycol(TEG), used in the dehydration process. The filter change is normally performed manually. In this thesis, the teleoperation task is performed at the Norwegian Manufacturing Research Laboratory(MANULAB) at NTNU in Trondheim. The assigned robot for the task has six degrees of freedom and is named KUKA KR-16.

The teleoperation system allowed for end-effector control through MoveIts move_group node, and was successfully configured in ROS, but complications with connection to the joystick made it unsuccessful in the laboratory. Direct control through the robots teach pendant was used in the laboratory to get the exact positions for the filter change, and the whole cycle was implemented with a Python script. The implemented script, together with a computer mouse, allowed for command input of the complete filter change and teleoperation of the robot in RViz. The tests showed that the filter change requires high precision when inserting and extracting the filter. This led to using the developed python code to pick up the old filter and place the new filter inside the container, while movements that did not require any precision were teleoperated with a computer mouse. Teleoperation with the joystick in ROS showed to be prone to delay when controlled in RViz. This delay led to a “move-and-wait” strategy in order to perform the wanted end-effector movements.