Development of an autonomous robotic system for industrial inspections

In the landscape of industrial operations, regular site inspections play a crucial role in ensuring infrastructures' safety and operational efficiency. Recognizing this need, this thesis presents the design and implementation of a comprehensive approach to automating inspection routines using an autonomous mobile robot. The process involves the setup of the robotic platform, integrating an array of sensors to enable precise 3D navigation and environmental mapping. A key feature of this system is the trajectory recording mechanism, which initially allows a human operator to control the robot remotely. During this phase, the operator navigates the robot through the industrial site, defining a specific path and identifying key goal points for focused inspection tasks. Once the path is delineated, it is captured and stored as a sequence of waypoints. Following this, the robot transitions to autonomous operation, retracing the pre-recorded path with high precision and without the need for human intervention. This autonomous navigation is made possible by a localization system, which ensures the robot's accurate positioning within a 3D map previously created. Autonomous navigation is controlled by a high-level behavior tree, which publishes waypoints and goals sequentially, adapting to obstacles and environmental changes in real-time. This project aims to standardize procedures involved in inspection routines, minimize the need for human intervention, and enhance overall safety. The results suggest a promising direction for the future of automated industrial inspections, with potential applications across various sectors, opening new avenues for the use of autonomous robots in industry.

Nel panorama delle operazioni industriali, le ispezioni periodiche dei siti svolgono un ruolo cruciale nel garantire la sicurezza delle infrastrutture e l'efficienza operativa. Riconoscendo tale necessità, questa tesi presenta la progettazione e l'implementazione di un approccio per automatizzare le routine di ispezione utilizzando un robot mobile autonomo. Il procedimento include l'allestimento della piattaforma robotica, integrando una serie di sensori per permettere una navigazione 3D precisa e una mappatura dell'ambiente. Una caratteristica chiave di questo sistema è il meccanismo di registrazione della traiettoria, che per cominciare permette a un operatore umano di controllare il robot a distanza. Durante questa fase, l'operatore guida il robot attraverso il sito industriale, definendo un percorso specifico e identificando gli obiettivi in cui svolgere compiti di ispezione. Una volta delineato il percorso, questo viene salvato come una sequenza di punti di passaggio detti "waypoint". Successivamente il robot passa all'operazione autonoma, ripercorrendo il percorso con alta precisione e senza la necessità di intervento umano. Questa navigazione autonoma è resa possibile da un sistema di localizzazione, che assicura una stima accurata della posizione del robot all'interno di una mappa 3D precedentemente creata. La navigazione autonoma è governata ad alto livello da un behavior tree, che pubblica waypoint intermedi e punti di ispezione uno dopo l'altro, adattandosi in tempo reale a ostacoli e cambiamenti nell'ambiente. Questo progetto mira a standardizzare le procedure coinvolte nelle routine di ispezione, minimizzare la necessità di intervento umano, e migliorare la sicurezza complessiva. I risultati suggeriscono una direzione promettente per il futuro delle ispezioni industriali automatizzate, con potenziali applicazioni in vari settori, aprendo nuove strade per l'uso di robot autonomi nell'industria.