在石油和天然气资产周围驾驶无人机存在一定的挑战，但在无损检测（NDT）期间使用无人机进行直接接触需要尚不存在的技术。

运营商喜欢使用无人机检查石油和天然气资产的想法，因为这样做意味着人类不会在高处或密闭空间进行危险的检查。它还有一个额外的好处，那就是消除了与脚手架相关的时间和成本。

尽管无人机检查的最新技术水平近年来有了显着提高，但在无人机与目标检查表面之间建立稳定接触以及精确定位仍然存在困难。这使得高清摄像机成为无人机检查的主要工具之一。许多现有的解决方案没有结合无人机无损检测所需的灵活性、传感器选项和控制系统。

EniProgetti的机器人工程师Tommaso Borzone在二月份于迪拜举行的国际石油技术大会上发表讲话时表示，埃尼的工程部门与埃尼和那不勒斯大学合作，克服了使用检查无人机通过直接接触资产和使用单目摄像机进行无损检测的双重挑战。

Borzone和他的合著者在IPTC 24802论文中写道，NDT是用具有5°自由度的机械臂进行的，并使用超声波探头来测量金属表面的厚度，而3D第一人称视角（FPV）摄像机系统为无人机操作员提供立体视觉，并具有自动垂距补偿变焦，以增强远程检查期间的深度感知。

该原型系统基于商用无人机，已在室内和室外应用中进行了测试。

空中机器人技术该无人机具有全方位推进系统、轻型机械臂和传感器。该报称，机械臂重量减轻，确保无人机能够在检查期间机动，而不会负担过重。

作者表示，1.5公斤重的机械臂具有很高的灵活性，可以容纳1公斤的有效载荷，足以执行无损检测任务。该手臂具有6轴力和扭矩传感器。该手臂的末端效应器采用市售超声测试（UT）传感器，可以使用压电探头采集和处理表面测量数据（图1）。末端效应器尖端上的法兰与表面接触。博尔佐内说，探针上的耦合凝胶保证了高质量的测量。

博尔佐内说，手臂控制是“新奇之处”。他补充说，为了进行有效的无损检测，探测器必须对表面施加“特定量的力”，而飞行物体“本质上不稳定”。

他说，无人机系统提供实时力反馈控制以及安全接触的阻抗控制。

博尔佐内说，使用无人机触摸资产表面的挑战之一是，随着机械臂的移动，无人机的重心会发生变化。作者写道，该系统使用动态平衡来调整电池的位置以保持稳定性。

操作员界面无人机操作员--一名驾驶，一名测量--使用虚拟现实（VR）耳机并接收实时测量和定位数据。佩戴VR耳机的操作员可以通过简单的头部运动来移动万向架。

相机被封装在3D打印外壳中（图2）。相机具有可调节的水平对齐，以保持平衡并提高稳定性。论文称，万向架的铝制机身内部布线，用于供电和通信，能够在连续万向轴旋转期间进行通信。无线通信链路可以以小于1 ms的延迟传输完整的高清视频。作者写道，从运行地面设备的操作员那里收到的控制数据包括来自VR头盔的移动数据和用于缩放相机镜头和万向节方向的操纵杆命令。

Borzone说，该系统的一个新颖之处在于，它使用现场可编程门阵列（FPGA）板来处理立体摄像机信号，并在将视频反馈传输给地面操作员之前同步它们进行自动聚散补偿。根据该论文，聚散度校正动态调整摄像机对准，确保在缩放级别变化时清晰一致的3D视图，并允许舒适地观看视频流。

论文称，在检查开始时，操作员可以使用地面站接收的视频流选择NDT的兴趣点，并使用操纵杆在直角空间中引导无人机的末端操纵器。该报称，该区域的3D点使无人机能够将自己定位得足够近，以允许机械手操作。自动对接程序在检查期间处理无人机的位置。作者写道，机械臂末端效应器上的UT传感器测量接触点材料的厚度。但是，他们写道，要做到这一点，末端效应器和表面之间必须有真空，因此电动泵将粘性凝胶施加到尖端，以确保适当的粘附和可靠的测量。

测试PrototypeBorzone表示，NDT平台首次在室内环境中进行测试，其中没有全球定位系统（GPS）可供无人机使用（图3）。他说，这次检查使研究小组能够看到机器人手臂的工作情况。

作者写道，无人机在同步定位和地图算法的指导下检查了工业资产的实体模型，以实现精确的定位和地图绘制。

博尔佐内说，室内测试证实了该系统的可靠性和稳健性。

“在测试过程中，机械手在阻抗控制器的引导下平稳地向表面移动，以确保稳定的接触。该系统始终施加所需的3.5 N相互作用力，使UT传感器能够提供精确的表面测量。两次连续试验得出了高度一致的厚度读数，约为0.019 m，验证了系统的精确度和可靠性，”作者写道。

在室内环境中取得成功后，团队在外面的储罐上对其进行了测试。博尔佐内说，在这次测试中，为了安全起见，无人机安装了电缆。

“你不想在测试活动期间损坏你的原型，”他说。

作者表示，无人机能够在户外任务期间进行多次测量。

然而，他们指出，也存在一些挑战，特别是在户外使用时。该团队希望未来解决的一个领域涉及地图和本地化算法。该团队还计划探索使用替代传感器来实现更强大的户外性能。

博尔佐内还指出，目前的系统是半自主的，人类从远处管理大部分检查任务。

“我们希望完全自主的运营，”他说。

供进一步阅读IPTC 24802基于无人机的资产完整性解决方案：R.开发用于资产远程测试和检查的NDT无人机和3D FPV有效负载Campaci、EniProgetti; S. D ' Angelo、PrismaLab和那不勒斯费德里科二世大学; T.博尔佐内湖马迪亚和M。Favaretto、EniProgetti; V. Lippiello，PrismaLab和那不勒斯费德里科二世大学/Neabotics;和A.埃尼·维尼亚利