Robot C2D2 detecteert corrosie in gewapend beton (video)

Corrosie is een serieus probleem voor de Zwitserse infrastructuur met zijn vele bruggen van gewapend beton. Strooizout om de bruggen ijsvrij te houden en kooldioxide zijn funest voor gewapend beton, Met een nieuwe robot kunnen de bouwwerken nu ook worden geïnspecteerd op plekken waar een mens niet bij kan.

De ongeveer 3500 bruggen in de Zwitserse hoofdwegen en de duizenden bruggen die daar nog eens bijkomen op regionaal niveau hebben gemeen dat ze niet alleen essentieel zijn voor de infrastructuur maar ook van gewapend beton zijn. Veilig en duurzaam - totdat corrosie zijn intrede doet. Die corrosie treedt op onder invloed van de chloride in het strooizout dat de wapeningsstaven in het beton aantast of als onder invloed van kooldioxide uit de atmosfeer de pH-waarde van het beton verlaagt. In de tijd wordt de schade erger maar is vaak pas zichtbaar in een vergevorderd stadium. En dat kan funest zijn voor de veiligheid. Herstel is kostbaar. Daar komt nog bij dat veel bruggen meer dan een halve eeuw oud zijn en corrosie begint een serieus probleem te worden volgens professor Bernhard Elsener van het Instituut voor Bouwmaterialen van de ETH Zürich.

Beperking

Daarom hebben Elsener en een onderzoeksteam al 25 jaar geleden en technologie bedacht om corrosie al in een vroeg stadium op te sporen door een elektrode aan een wieltje te bevestigen en dat over het oppervlak te rollen. De sensor meet het potentiaalverschil in het gewapend beton: grote verschillen betekenen dat de wapening al aan het corroderen is die gebieden. De gegevens worden naar een computer gestuurd en geanalyseerd. De technologie wordt al geruime tijd succesvol toegepast maar er is een maar zegt Elsener: "De elektrode is bevestigd aan een stok en die wordt met de hand voortbewogen. Dit betekent dat kolommen en de onderkant van hoge bruggen buiten bereik liggen."

Vortex-technologie

Om dat probleem op te kunnen lossen hebben het Instituut voor Bouwmaterialen en het Instituut voor Robotica en Intelligente Systemen een gezamenlijk projectteam geformeerd. Het team, Bernhard Elsener, Alexis Leibbrandt, Oliver Glauser, Ueli Angst en Robert Flatt van het bouwmaterialeninstituut en Gilles Caprari van het Autonome Systemen Laboratorium, had als doel een te ontwikkelen die ook corrosie ook zou kunnen opsporen op plekken die voor mensen onbereikbaar zijn.

Lang hadden ze daar niet voor nodig. Vier jaar eerder hadden studenten een robot ontwikkeld die zich ook over muren en plafonds kon voortbewegen. De robot maakt gebruik van Vortex-technologie, waarbij een propeller is bevestigd aan de onderzijde van de robot. De propeller draait snel genoeg om de robot met een beweegbare zuigcup tegen muren en plafonds te houden en met behulp van de wielen voort te bewegen. De robot wordt met een afstandsbediening of via een computer bestuurd.

Omgedoopt

De oorspronkelijke werd Paraswift genoemd en was ontwikkeld met als Disney in het achterhoofd. Door een camera aan de robot te bevestigen zou je een kamer vanuit elke positie kunnen filmen. Voor het nieuwe project is de naam gewijzigd - vrij naar Star Wars - in C2D2: Climbing Corrosion Detecting Device. De nieuwe versie is gemodificeerd om als corrosive detector te kunnen dienen. De behuizing en wielen zijn robuuster gemaakt en de technologie om de corrosie op te sporen is uiteraard toegevoegd. De elektrode bevindt zich aan de onderkant van de robot en meet het potentiaalverschil terwijl hij zich verplaatst.

Zelfstandig

Bovenop d C2D2 is een roze bal bevestigd die het makkelijker om de robot te zien en te besturen. In de bal zit nog een camera die de omgeving registreert, zodat de robot obstakels kan waarnemen en ontwijken. Het team hoopt dat halverwege 2015 dat ook zelfstandig kan. Ook wil het team de manuele besturing door een navigatiesysteem vervangen, zodat de robot volledig autonoom wordt. Een nieuw softwareprogramma dat de data grotendeels zelfstandig analyseert is ok in ontwikkeling. De robot is al in 2012 gepatenteerd en heeft zijn waarde al bewezen bij verschillende inspecties in de praktijk. De robot moet alleen nog worden geoptimaliseerd voor gebruik op verticale oppervlakken.

www.ethz.ch