随着全球石油和天然气行业因管道损坏而导致的严重事故越来越多，美国休斯顿大学（UH）的研究人员正在开发一种自主机器人，以在海底检查过程中识别潜在的管道泄漏和结构故障。变革性技术将使检测过程更加安全、更具成本效益，同时保护海底环境免受灾害。
正在开发的SmartTouch技术效果图
由于多种原因，美国水域每年都会发生成千上万的漏油事件。虽然大多数都很小，但溢出的原油仍会对敏感地区造成破坏，如海滩、红树林和湿地。当发生更大的泄漏时，管道往往是罪魁祸首。根据美国海洋能源管理局的数据，从1964年到2015年，总共记录了514次海上管道相关石油泄漏，其中20次泄漏量超过1000桶。
及时检查海底基础设施，特别是管道和海洋井，是预防此类灾害的关键。然而，当前的检查技术通常需要训练有素的人类潜水员和大量的时间和金钱。如果检测目标位于水下深处，则会加剧这些挑战。
UH目前正在开发的SmartTouch技术包括配备多个基于应力波的SmartTouch的遥控车辆（ROV）、视频摄像机和扫描探测器，这些探测器可以沿着海底管道游来检查法兰螺栓，根据美国安全和环境执法局（BSEE）的说法，螺栓连接加速了导致泄漏的管道事故的发生率。
BSEE向UH研究人员BillD.Cook机械工程助理教授ZhengChen和JohnandRebeccaMoores机械工程教授GangbingSong提供了960493美元的资助，他们与OceaneeringInternational公司和Chevron公司合作。
ZhengChen说：“通过这种先进的机器人技术实现检测过程的自动化，我们可以大大降低这些重要海底检测的成本和风险，这将导致海上石油和天然气管道的更安全操作，因为需要人类潜水员的干预更少“，他注意到ROV的原型已经在他的实验室和美国加尔维斯顿海湾进行了测试。实验证明了检测海底螺栓连接松动的方法的可行性，初步研究由UH海底系统研究所资助。
石油和天然气管道出现故障的原因多种多样，包括设备故障、腐蚀、天气和其他自然原因，或导致大多数大泄漏的容器相关事故。从受损管道泄漏的有毒和腐蚀性流体可能导致破坏性环境污染。
联合首席研究者GangbingSong说：“腐蚀是导致大多数小泄漏的原因，但这种影响仍可能对环境造成破坏。因此，我们的技术在监测腐蚀时将高度精确，并有助于减少其他因素导致管道故障的可能性”，他在基于压电的结构健康监测方面进行了重大研究。他之前的研究工作包括多种损伤检测应用，如裂缝检测、水化监测、脱胶和其他结构异常。
配备传感装置的机械手
UH研究人员正在与OceaneeringInternational公司合作，OceaneeringInternational是ROV开发、无损检测和检验、工程和项目管理以及测绘服务的行业领导者。此外美国油气巨头Chevron公司将评估该技术未来的商业化。
研究人员表示，SmartTouch解决方案将为未来机器人技术的设计模板的形成，为其他类型的水下结构的检查打开大门。ZhengChen补充说：“最终该项目将推动机器人技术和结构健康监测技术集成所能实现的目标的界限。随着适当的实施，海底管道故障和相关事故的发生率将降低，海底作业将以比以前更快的速度自由扩展。”
