Simulation based study of ground mobile robots for inspection and control of the bridge assembly process

• Autorzy: Rea Pierluigi , Ottaviano Erika , Figuli Lucia

Identyfikatory

DOI

10.7862/tiam.2024.1.5

Warianty tytułu

PL

Badanie oparte na symulacji naziemnych robotów mobilnych do inspekcji i kontroli procesu montażu mostu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Nowadays, the inspection of bridges poses a significant challenge for safeguarding critical infrastructures. Recent advancements have seen the integration of robots to replace human personnel in hazardous tasks. These robots, whether operating autonomously or through tele-operation, play a crucial role in monitoring structures and infrastructure, ensuring secure access to areas such as manholes on decks and box girder bridges. Specifically designed for environments deemed dangerous, difficult, or inaccessible to humans, ground mobile robots equipped with appropriate sensors are increasingly deployed for inspection purposes. This paper addresses simulation tests conducted by a hybrid mobile robot. Its compact design and maneuverability enable it to navigate through obstacles, making it suitable for inspecting railway or highway bridge decks as well as confined spaces within box girder bridges. The study includes a survey of existing bridges highlighting key issues to be addressed and presents simulation results for the hybrid rover. Automatic and robotic systems can play an important role for the control during the bridge assembling process increasing the reliability of the structure and improving its operational properties and security.

PL

Obecnie inspekcje mostów stanowią istotne wyzwanie dla ochrony infrastruktury krytycznej. Najnowsze osiągnięcia umożliwiły integrację robotów w celu zastąpienia personelu ludzkiego przy wykonywaniu niebezpiecznych zadań. Roboty te, działające autonomicznie lub w trybie teleoperacji, odgrywają kluczową rolę w monitorowaniu konstrukcji i infrastruktury, zapewniając bezpieczny dostęp do takich obszarów, jak włazy na pokładach i mosty z dźwigarami skrzynkowymi. Zaprojektowane specjalnie dla środowisk uznawanych za niebezpieczne, trudne lub niedostępne dla człowieka, naziemne roboty mobilne wyposażone w odpowiednie czujniki są coraz częściej wykorzystywane do celów inspekcyjnych. W artykule omówiono badania symulacyjne prowadzone przez hybrydowego robota mobilnego. Jego zwarta konstrukcja i zwrotność umożliwiają mu pokonywanie przeszkód, dzięki czemu nadaje się do inspekcji pomostów kolejowych lub autostradowych, a także ograniczonych przestrzeni w mostach z dźwigarami skrzynkowymi. Badanie obejmuje przegląd istniejących mostów, podkreślając kluczowe problemy, którymi należy się zająć, i przedstawia wyniki symulacji dla łazika hybrydowego. Systemy automatyczne i zrobotyzowane mogą odegrać ważną rolę w sterowaniu procesem montażu mostu, zwiększając niezawodność konstrukcji oraz poprawiając jej właściwości eksploatacyjne i bezpieczeństwo.

Słowa kluczowe

EN

ground mobile robots; bridge inspection; simulation; structural health monitoring

PL

naziemne roboty mobilne; inspekcja mostów; symulacja; monitorowanie stanu konstrukcji

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 1
• Strony: 30--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., il. kolor., fot., wykr.

Twórcy

autor

Rea Pierluigi

• Dept. of Mechanical, Chem. and Materials Eng., University of Cagliari, Via Marengo 2, 09123 Cagliari, Italy

• https://orcid.org/0000-0003-0517-394X

autor

Ottaviano Erika

• Dept. of Civil and Mech. Eng., University of Cassino, via DI Biasio 43, 03043, Cassino (FR), Italy

autor

Figuli Lucia

• Faculty of Security Engineering, University of Zilina, Univerzitna 8215/1, 01026 Zilina, Slovakia

• https://orcid.org/0000-0002-1467-6349

Bibliografia

• Acaccia, G.M., Michelini, R.C., Molfino, R.M., Razzoli, R.P. (2003). Mobile robots in greenhouse cultivation: inspection and treatment of plants, in Proc. of ASER 2003, 1st International Workshop on Advances in Service Robotics, Bardolino.
• ANYbotics website. Available online: https://www.anybotics.com/ (accessed on 25 March 2024).
• Amici, C., Ceresoli, F., Pasetti, M., Saponi, M., Tiboni, M., Zanoni, S. (2021). Review of propulsion system design strategies for un-manned aerial vehicles. Appl. Sci. 11, 5209. https://doi.org/10.3390/app11115209.
• Bujnak, J., Odrobinak, J., Vican, J. (2013). Extradosed Bridge - Theoretical and Experimental Verification, Procedia Engineering, Volume 65, pp. 327-334, ISSN 1877-7058, doi:10.1016/j.proeng.2013.09.050.
• Bujňáková, P. (2020). Anchorage system in old post-tensioned precast bridges. Civil and Environmental Engineering, Volume 16, Issue 2, pp. 379-3871, ISSN 13365835, DOI 10.2478/cee-2020-0038.
• Bujňáková, P., Strieška, M. (2017). Development of Precast Concrete Bridges during the last 50 Years in Slovakia. Procedia Engineering, 192, pp. 75-79, doi: 10.1016/j.proeng.2017.06.013.
• Figuli, L., Gattulli, V., Hoterova, K., Ottaviano, E. (2021). Recent developments on inspection procedures for infrastructure using UAVs. Modern Technologies Enabling Safe and Secure UAV Operation in Urban Airspace, pp. 21-31, ISBN 978-164368189-4, 978-164368188-7, DOI 10.3233/NICSP210003.
• Nový cestný nadjazd na Ulici 1. mája v Žiline (2018), ASB. https://www.asb.sk/stavebnictvo/novy-cestny-nadjazd-na-ulici-1-maja-v-ziline.
• Ottaviano, E., Rea, P. (2013). Design and operation of a 2-DOF leg-wheel hybrid robot. Robotica, Vol. 31, pp. 1319- -1325.
• Ottaviano, E., Rea, P., Castelli, G. (2014). THROO: a Tracked Hybrid Rover to Overpass Obstacles. Advanced Robotics, Vol. 28, no. 10, doi=10.1080/01691864.2014.891949 (2014).
• Rea, P., Ottaviano, E. (2923). Hybrid Inspection Robot for Indoor and Outdoor Surveys. Actuators 2023, Vol. 12, No. 108. https://doi.org/10.3390/act12030108.
• Rajendran, S. E., Dinakaran, D., Ramanathan, K. C., Ramya, MM, Samuel D.G., Harris. (2022). A Review on Wheeled Type In-Pipe Inspection Robot. Vol. 11. pp. 745-754. 10.18178/ijmerr.11.10.745-754.
• Sahari, E., Lai, W., Pulles, A., Guo, XQ., Bernhard, M. (2022). Design and Development of a Tracked Inspection Robot. 10.48550/arXiv.2209.00329.
• Shapovalov, D., Pereira, G.A.S. (2020). Tangle-Free Exploration with a Tethered Mobile Robot. Remote Sens., Volume 12, https://doi.org/10.3390/rs12233858.
• Sprenger, M., Mettler, T. (2015). Service Robots, Business & Information Systems Engineering, DOI: 10.1007/s12599-015-0.
• Vičan, J., Gocál, J., Odrobiňák, J., Koteš, P. (2016). Analysis of Existing Steel Railway Bridges. Procedia Engineering, Vol. 156, pp. 507-514. doi: 10.1016/j.proeng.2016.08.328.
• Vican, J., Gocal, J., Odrobinak, J., Moravcik, M., Kotes, P. (2015). Determination of railway bridges loading capacity. Procedia Engineering, Vol. 111, pp. 839-844.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).