Kongelig: Da kronprins Haakons ledet en næringslivsdelegasjon til oljemessen OTC i Brasil nylig, fikk han en orientering om status for overvåkingsroboten Doris fra prosjektleder Pål Johan From. (Foto: Jørgen Skjelsbæk)

ROBOT TIL PLATTFORM

Roboten «Doris» sirkler rundt og oppdager feil på plattformen

  • Olje og gass

DORIS

  • Forskningsprosjekt sponset av Statoil og Petrobras med mål om å utvikle en skinnegående inspeksjons- og overvåkingsrobot for bruk på offshore-installasjoner.
  • Selskapene har så langt investert cirka 15 millioner kroner.
  • Utviklingsarbeidet ledes av Ramon A. Costa ved det føderale universitetet i Rio de Janeiro, UFRJ. Førsteamanuensis Pål Johan From ved NMBU leder den mekaniske utviklingen av roboten.
  • Den første treårsperioden går mot en slutt og prosjektet skal nå evalueres før det blir aktuelt med en fortsettelse.
  • Doris er ikke en akronym for noe. Alle roboter som utvikles ved Lead-laboratoriet på, UFRJ, får damenavn.

RIO DE JANEIRO: Doris er resultatet av et treårig norsk-brasiliansk forskningssamarbeid sponset av Statoil og den brasilianske oljegiganten Petrobras. Ambisjonen er å lage et system som bidrar til at sikkerhetsrisikoer blir oppdaget så tidlig som mulig, og som kan fjernstyres.

Bruk av roboter for å inspisere installasjoner på havbunnen er ikke noe nytt i oljeindustrien, men Doris er det mest omfattende forsøket på å bygge et heldekkende system for den delen av plattformen som på godt norsk kalles «topside».    

For tiden kjører roboten frem og tilbake på sin fastlagte bane og inspiserer testanlegget ved Petrobras’ forskningssenter Cenpes i Rio de Janeiro.

– Til daglig følger hun sin oppgitte rute og tester det hun er satt til å gjøre og sender informasjonen videre til operatøren. Det har stort sett gått bra, forteller Pål Johan From.

Roboten blir utviklet ved det føderale universitetet i Rio de Janeiro, UFRJ, under ledelse av Ramon R. Costa, mens From leder arbeidet med den mekaniske konstruksjonen av Doris, og tilbringer tre–fire måneder i året ved UFRJ.

Da er han lånt ut fra den ordinære jobben som førsteamanuensis ved NMBU på ÅS der han leder robotgruppen ved Institutt for matematiske realfag og teknologi. Det er den som står bak landbruksroboten Thorvald som TU skrev om tidligere i år.

Nøkkelrolle

Til tross for at forskningen foregår i Brasil er From helt sentral i utviklingen av Doris-prosjektet. I 2010 tok han doktorgraden ved Institutt for teknisk kybernetikk på NTNU. Avhandlingens navn: «Offshore Robotics: Robust and Optimal Solutions for Autonomous Operation», noe som høres ut som en kort oppsummering av jobben han gjør i Brasil i dag.

– Etter doktorgraden begynte jeg å snakke først med Sintef og siden Statoil om hva som kunne gjøres på dette området. Så tok Statoil over problemstillingen og begynte å snakke med Petrobras før de kom tilbake til meg, forteller From.

At prosjektet til slutt endte opp med å bli realisert i Brasil har flere årsaker. Den sannsynligvis viktigste av dem er at alle oljeselskaper ifølge brasiliansk lov må bruke én prosent av bruttoinntekten fra et felt på FoU-prosjekter.

– Det var her de hadde pengene, sier From, som imidlertid var vel kjent med regelen om forskningspenger fra tidligere opphold i Brasil.

En annen årsak som med stor sannsynlighet har bidratt til interessen fra Petrobras, er det faktum at mange av de siste årenes pre-salt funn ligger opp til 250–300 kilometer fra land. Det skaper utfordringer med å transportere folk til og fra plattformene, siden det er helt på grensen av hva som er mulig med en helikoptertur uten stopp. I en slik situasjon er det naturlig at man ser seg om etter muligheter til automatisering.

På tur: Til daglig kjører Doris sine inspeksjonsturer på Petrobras’ forskningssenter Cenpes i Rio de Janeiro. Nå håper opphavsmennene at hun skal få prøve seg i litt tøffere omgivelser. Jørgen Skjelsbæk

Rørlig bevegelse

Det er her Doris skal gjøre en forskjell. Hun er altså en skinnegående robot med evnen til å ta opp lyd, video og varmekamerabilder og registrere vibrasjoner, trykk og lukt og analysere eventuelle endringer fra normalforholdet i sanntid.

Ved hjelp av avansert bildeanalyse og dataprosessering skal Doris umiddelbart kunne oppdage potensielle risikomomenter. Det kan være ting som er glemt på feil sted, et rør som plutselig oppfører seg på en ny måte, gasslekkasjer eller annet.

Inspeksjonen skjer ved hjelp av kameraer, mikrofoner og sensorer. I løpet av de kommende ukene blir det også montert på en spesiallaget robotarm som skal brukes for å oppdage avvik i vibrasjoner.

– Det er egentlig det eneste som mangler av det vi har planlagt. Det vil nok bli montert enda et kamera på armen for å gi ytterligere bevegelsesfrihet og minske risikoen for at det oppstår såkalte «blind spots» der roboten ikke får med seg hva som skjer, sier From.

Sistnevnte kan selvfølgelig være en utfordring når man konstruerer et overvåkingssystem basert på en fast rute. Men From er svært fornøyd med å ha funnet en enkel baneløsning.

– Min gruppe har klart å konstruere et transportsystem for Doris som er basert på helt vanlige tretommers stålrør – enten rette eller i 90 grader. En komplett bane på en plattform vil nok bli flere kilometer lang, da må vi ha en enkel, billig og så vedlikeholdsfri løsning som mulig, sier han.

– Du får ikke noe som er mye enklere enn et rundt rør.

En annen fordel er sannsynlig at det vil være relativt mye enklere å bygge transportsystemet på et eksisterende offshoreanlegg uten å måtte gjøre store endringer.

Støvsugerrobot

Den nåværende løsningen med slingrebøyle, drivhjul og en bremsefunksjon for den vertikale bevegelsen fungerer bedre enn tidlige mer komplekse forsøk.

En litt morsom detalj fra begynnelsen av prosjektet var bruken av en helt vanlig støvsugerrobot. Det ble laget et enkelt system slik at signalbehandlingsgruppen fikk noe å jobbe med før Doris var ferdig.

– Den bidro blant annet med å ta opp videoer som la grunnlaget til de algoritmene som identifiserer feil i installasjonen, som objekter som mangler eller befinner seg på feil sted, forteller From.

Langpendler: Pål Johan From leder robotprosjekter i både Norge og Brasil, og deler sin tid mellom NMBU på Ås og UFRJ i Rio de Janeiro. Jørgen Skjelsbæk
En viktig funksjon ved Doris er evnen til å kommunisere med operatøren. Til daglig skal hun kjøre sin faste rute, og kontinuerlig levere data som viser at alt er i orden. I testanlegget er det blitt brukt wifi mellom Doris og basen.

Wifi er imidlertid ikke helt uten problemer i slike miljøer, og hvorvidt Doris kun skal basere seg på streaming av informasjon, eller om hun også skal lagre lokalt og overføre informasjonen fra faste punkter, er en av de funksjonene som ikke er helt avklart.

– Det vil vi nok ikke kunne svare på før vi har fått testet det ut på en plattform, sier From.

Det er dit de vil i neste fase – sertifisering og livetester. Det krever at Statoil og Petrobras bevilger penger for en ny treårsperiode.

Så langt har selskapene sammen satset 7,3 millioner reais, cirka 15 millioner kroner, på Doris. Det tre år lange prosjektet går mot slutten, og Pål Johan From er fornøyd med innsatsen så langt.

– Vi har stort sett klart å få til det vi ønsket. Doris klarer å oppdage fremmede objekter i en videostrøm, og hun kan skille på forskjellige typer lyder. Når vi får robotarmen på plass, får vi testet ut hvordan hun klarer å måle vibrasjoner, sier From.

Avgjørende måneder

Dette inntrykket bekreftes av Statoil.

– Prosjektet har levert på de mål som har vært satt opp, og vi er fornøyde med resultatene. Særlig leveransen av det fullskala demonstrasjonsanlegget på Cenpes, skriver Anders Røyrøy og Peter W. J. Derks som er ansvarlige for Doris-prosjektet i Statoil i en e-post.

Men selskapet holder kortene tett til brystet og vil ikke si mye om fortsettelsen.

– Prosjektet er nå i sin sluttfase og er under evaluering for en mulig ny fase, skriver Statoil-forskerne.

Mye tyder imidlertid på at interessen for en fortsettelse er til stede. Forskerne skriver nemlig også:

– Det finnes flere Statoil- og Petrobras-installasjoner som skulle kunne passe for Doris’ såkalte «First Use Offshore», og ja, Peregrino er med på den listen. På riktig tidspunkt og basert på flere kriterier, vil valget av den beste kandidaten gjøres i samarbeid med prosjektpartnerne.

Petrobras har ikke besvart Teknisk Ukeblads henvendelser om Doris, men ifølge Pål Johan From er signalene fra Petrobras positive, til tross for at selskapet har kuttet kraftig på alle bauger og kanter. Foreløpig har han derfor tro på at de vil få bevilgninger for en ny runde.

– Vi har jo ikke lyst til å gi opp nå.