ULC Technologies는 천연 가스 파이프라인 점검을 위한 혁신적인 모듈형 로봇을 개발했는데, 이는 파이프라인 내에서 장거리를 이동하면서 매우 작은 누출을 발견 및 수리할 수 있는 최초의 로봇입니다.
파이프라인을 내부에서 검사 및 수리하는 것처럼 손이 닿기 어려운 부분과 환경에서 중요한 작업을 효율적이고 경제적으로 수행할 수 있는 혁신적인 로봇을 개발하여 회사의 서비스형 로봇 비즈니스 모델을 지원해야 합니다.
전산 유체 역학(CFD) 해석용 SOLIDWORKS Flow Simulation을 SOLIDWORKS 설계, 구조 시뮬레이션, 모션 시뮬레이션, 제품 데이터 관리(PDM) 및 렌더링 소프트웨어 솔루션에 사용했습니다.
2001년에 설립된 ULC Technologies는 로보틱스 부서를 통해 에너지 산업 분야에 로봇 시스템, 무인 항공 시스템, 머신러닝 애플리케이션, 검사 기술을 개발하고 공급합니다. ULC는 에너지 산업 기업들이 신개념 로봇과 검사 서비스를 통해 파이프라인과 인프라를 수리하고 유지보수할 수 있게 도와줍니다.
ULC는 라이브 천연 가스 또는 수소 파이프라인 내에서 한쪽 방향으로 800m 넘게 검사 및 수리를 수행할 수 있도록 설계된 뱀 모양의 모듈형 로봇 등 고객을 위해 특정 서비스를 수행하는 로봇을 개발합니다. 이 모듈형 로봇은 비용을 절감하고 사용이 쉬워서 잠재적 문제를 예방하기 위한 유지보수를 더 자주 수행할 수 있습니다. 또한 이 로봇은 도시 인프라 혹은 강 아래 등 정상적인 굴착이 불가능한 곳에서 누출을 찾아 수리함으로써 공공 시스템의 혼란을 줄이고, 환경 오염을 예방하며, 기업의 손실 비용을 최소화합니다.
ULC는 SOLIDWORKS® 3D CAD를 사용하여 로봇을 설계해 왔지만 밸브와 미터 조인트, 날카로운 모서리의 장애물, 90도 회전 등 불규칙한 곡면이 많은 길고 가압 상태인 가연성 및 부식성 천연 가스 파이프라인의 거친 환경 속에서 이동할 수 있는 로봇을 개발하기 위해 추가적인 기능이 필요했습니다. SOLIDWORKS Flow Simulation이 이러한 문제를 해결하는 솔루션이 되었습니다.
핀홀만큼 작은 누출을 발견하고 파이프 내부에서 누출을 수리할 수 있는 최초의 뱀 형태 로봇을 개발할 때 ULC는 SOLIDWORKS 설계, PDM, 통합 구조 시뮬레이션, 모션 시뮬레이션, 흐름 시뮬레이션 및 렌더링 도구를 사용하여 더 효율적으로 협업하고 반복 작업을 함으로써 개발 주기를 수개월 단축했습니다.
"우리는 물리적 테스트를 위한 파이프 팜을 건설하거나, 풍동 관측을 하거나, 시뮬레이션 도구를 사용하여 가상으로 로봇을 테스트하고 프로토타입을 제작해야 했습니다."라고 ULC 기계 엔지니어 Nicholas Efthimiades는 설명합니다.
쉽고, 빠르고, 비용 효율적으로 사용할 수 있는 솔루션을 위해 ULC는 위험 요소가 존재하는 가상 파이프라인을 만들었으며 Motion Analysis SOLIDWORKS Premium 또는 SOLIDWORKS Simulation Standard, Professional 및 Premium 그리고 전산 유체 역학(CFD)용 SOLIDWORKS Flow Simulation을 사용함으로써 가압 상태인 파이프 내 다수의 장애물 속에서 활동하는 로봇의 모션과 성능을 시뮬레이션했습니다. 그 다음에 ULC는 파이프라인 제조업체들과 협력하여 가장 어려운 파이프 부분에서 로봇 성능을 파악하기 위한 마지막 물리적 테스트를 실시했습니다.
SOLIDWORKS Flow Simulation 및 SOLIDWORKS 모션 해석 기능을 사용하여 파이프 내 로봇 이동을 가상으로 시뮬레이션함으로써(통합한 구조/흐름 시뮬레이션까지 포함) 수백 시간의 프로토타입 제작 시간을 절약한 것은 물론 물리적 프로토타입을 여러 차례 제작하면서 발생하는 엄청난 비용을 절감할 수 있었습니다.
"이는 로봇의 동력과 기타 방해 요소를 파악하여 무게를 줄이면서도 로봇의 고정력과 바퀴 토크를 조정하는 데 도움이 되었습니다. 우리는 중요한 곳에서는 강성을 높이고 덜 중요한 부분과 메커니즘에서는 재료와 무게를 줄임으로써 설계를 최적화할 수 있었습니다."라고 Efthimiades는 강조합니다.
모듈형 로봇은 미국 에너지국(DOE)과의 계약으로 개발되었는데, 이 계약에서는 서면 보고서와 월간 작업 상태 업데이트를 요구했습니다. ULC는 DOE에 제출할 전문 품질 보고서에서 설계 개념을 효과적으로 설명하고자 SOLIDWORKS 시뮬레이션 솔루션의 자동 보고서 생성 기능을 수시로 활용하여 SOLIDWORKS Visualize에서 생성된 렌더링을 인용했습니다.
"CAD 및 PDM부터 시뮬레이션 및 렌더링 애플리케이션까지 SOLIDWORKS는 이 프로젝트에서 협업을 지원하고 혁신을 추진하는 데 필요한 모든 통합 도구를 제공합니다."라고 Efthimiades는 결론을 내립니다.