Abeje Y. Mersha
Een onderzoek naar een geautomatiseerd robotsysteem voor het schillen van een middenspanningskabel
In het project KabelSchilRobot is een robotische oplossing voor het geautomatiseerd verwijderen van de verschillende lagen rond de kern van middenspanningskabels ontwikkeld. Onderzocht is hoe robotica, sensortechnologie en intelligente besturing kunnen bijdragen aan een efficiënter, constante kwaliteit en minder arbeidsintensief proces voor het voorbereiden van kabelverbindingen. Het geautomatiseerd schillen is aangemerkt door de betrokken experts als kansrijk onderwerp om op te innoveren. Input voor het project was eerder onderzoek naar de haalbaarheid van geautomatiseerd kabelschillen is aangetoond. Het project levert naast een werkende demonstrator kennis, ontwerpinzichten en praktijkervaring op die gebruikt kunnen worden bij de verdere ontwikkeling van toepassingen voor netbeheerders en machinebouwers.
De uitbreiding en verzwaring van het Nederlandse elektriciteitsnet vragen om een groot aantal nieuwe middenspanningsverbindingen. Het voorbereiden van deze verbindingen is specialistisch werk dat veel tijd kost en wordt uitgevoerd door schaars technisch personeel. Tegelijkertijd neemt de vraag naar dergelijke werkzaamheden toe als gevolg van de energietransitie. Hierdoor ontstaat behoefte aan oplossingen die de productiviteit verhogen, de kwaliteit van het werkproces ondersteunen en de afhankelijkheid van specialistische capaciteit verminderen. Geautomatiseerd kabelschillen is geïdentificeerd als een kansrijke toepassing om hieraan bij te dragen. Vanuit deze behoefte is onderzocht hoe robotisering kan worden ingezet om delen van het proces te ondersteunen of te automatiseren.
In eerder onderzoek door de Universiteit Twente en Alliander is aangetoond dat de afzonderlijke onderdelen van het kabelschilproces geautomatiseerd kunnen worden. In deze haalbaarheidsstudie zijn conceptoplossingen ontwikkeld voor de aandrijving van het schilproces, de controle van de snijdiepte en het bepalen van de schillengte. Deze resultaten gaven bemoedigende resultaten voor de technische haalbaarheid van de onderliggende concepten, maar lieten ook zien dat verdere integratie en doorontwikkeling nodig zijn om tot een praktisch toepasbaar systeem te komen.
Het project heeft zich daarom gericht op de verdere ontwikkeling, validatie en integratie van deze deeloplossingen in één robuuste demonstrator. Daarbij is onderzoek gedaan naar aandrijving, positionering, snijdieptecontrole, toepasbaarheid voor verschillende kabeltypen, gebruikersacceptatie en de randvoorwaarden voor inzet in de praktijk. Hierbij zijn technieken uit robotica, sensorfusie, besturingstechniek en AI gecombineerd.
Studenten hebben gedurende het project een belangrijke bijdrage geleverd. De samenwerking leverde uiteenlopende resultaten op, maar bood waardevolle inzichten. Met name de bijdrage van IPO-studenten bleek waardevol. Zij ontwikkelden gedurende het projectverloop meerdere concepten waarin het eindresultaat vanuit gebruikersperspectief werd gevisualiseerd. Dit vormde een goede aanvulling op de technisch werkende demonstrator en hielp bij het vertalen van technische functionaliteit naar een oplossing die beter aansluit op de praktijk en de behoeften van eindgebruikers.
Het project heeft geleid tot een geïntegreerde demonstrator waarmee belangrijke onderdelen van het geautomatiseerde kabelschilproces zijn aangetoond. Daarnaast zijn ontwerpkeuzes, technische inzichten en aanbevelingen vastgelegd voor verdere doorontwikkeling richting een praktijkgeschikte oplossing.
De opgedane kennis biedt inzicht in de mogelijkheden en beperkingen van robotisering binnen het werkproces van netbeheerders. Daarbij is duidelijk geworden welke technische uitdagingen nog aandacht vragen en welke vervolgstappen nodig zijn om de technologie verder te industrialiseren. Ook zijn inzichten verkregen in gebruikersacceptatie, ergonomie en de voorwaarden voor succesvolle implementatie in de praktijk.
Naast de technische resultaten heeft het project bijgedragen aan kennisontwikkeling binnen onderzoek en onderwijs, onder meer op het gebied van robotica, AI, systems integration en gebruikersgericht ontwerpen.
Het project is uitgevoerd volgens Prince2-methodiek. Op basis van de use-case vanuit de praktijkpartners en het vooronderzoek, is een planning uitgewerkt. De werkzaamheden waren georganiseerd rondom use-caseontwikkeling, eisenanalyse, aandrijving, positionering, snijdieptecontrole, systeemintegratie en validatie van de demonstrator.
Kennisvragen en ontwerpbeslissingen zijn gedurende het project systematisch onderzocht en vastgelegd. Regelmatige evaluatie- en integratiemomenten zorgden voor afstemming tussen onderzoekers, studenten, eindgebruikers en projectpartners. Studenten uit verschillende technische en ontwerpgerichte opleidingen hebben bijgedragen aan deelonderzoeken, prototypes en validaties. Hierdoor ontstond een multidisciplinaire aanpak waarin technische ontwikkeling en gebruikersperspectief elkaar versterkten. Deze werkwijze heeft geleid tot zowel concrete technische resultaten als waardevolle inzichten voor toekomstige toepassingen.
Abeje Y. Mersha
Henri Huisman
Joris Kampman
René Meijering
Camille Buschman
Lex Mulder
Max Kivits
