工業(yè)級運維機器人在電力領(lǐng)域的應(yīng)用

　　工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執(zhí)行工作，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。

　　一、工業(yè)級機器人特點：

　　(1)可編程。生產(chǎn)自動化的進一步發(fā)展是柔性啟動化。工業(yè)機器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)中的一個重要組成部分。

　　(2)擬人化。工業(yè)機器人在機械結(jié)構(gòu)上有類似人的行走、腰轉(zhuǎn)、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業(yè)機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負(fù)載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。

　　(3)通用性。除了專門設(shè)計的專用的工業(yè)機器人外，一般工業(yè)機器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。

　　(4)工業(yè)機器技術(shù)涉及的學(xué)科相當(dāng)廣泛，歸納起來是機械學(xué)和微電子學(xué)的結(jié)合-機電一體化技術(shù)。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術(shù)的應(yīng)用，特別是計算機技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。因此，機器人技術(shù)的發(fā)展必將帶動其他技術(shù)的發(fā)展，機器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平也可以驗證一個國家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平。

　　二、工業(yè)級機器人技術(shù)原理：

　　(1)開放性模塊化的控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)：采用分布式CPU計算機結(jié)構(gòu)，分為機器人控制器(RC)，運動控制器(MC)，光電隔離I/O控制板、傳感器處理板和編程示教盒等。機器人控制器(RC)和編程示教盒通過串口/CAN總線進行通訊。機器人控制器(RC)的主計算機完成機器人的運動規(guī)劃、插補和位置伺服以及主控邏輯、數(shù)字I/O、傳感器處理等功能，而編程示教盒完成信息的顯示和按鍵的輸入。

　　(2)模塊化層次化的控制器軟件系統(tǒng)：軟件系統(tǒng)建立在基于開源的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)Linux上，采用分層和模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，以實現(xiàn)軟件系統(tǒng)的開放性。整個控制器軟件系統(tǒng)分為三個層次：硬件驅(qū)動層、核心層和應(yīng)用層。三個層次分別面對不同的功能需求，對應(yīng)不同層次的開發(fā)，系統(tǒng)中各個層次內(nèi)部由若干個功能相對對立的模塊組成，這些功能模塊相互協(xié)作共同實現(xiàn)該層次所提供的功能。

　　(3)機器人的故障診斷與安全維護技術(shù)：通過各種信息，對機器人故障進行診斷，并進行相應(yīng)維護，是保證機器人安全性的關(guān)鍵技術(shù)。

　　(4)網(wǎng)絡(luò)化機器人控制器技術(shù)：當(dāng)前機器人的應(yīng)用工程由單臺機器人工作站向機器人生產(chǎn)線發(fā)展，機器人控制器的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)變得越來越重要。控制器上具有串口、現(xiàn)場總線及以太網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)功能?？捎糜跈C器人控制器之間和機器人控制器同上位機的通訊，便于對機器人生產(chǎn)線進行監(jiān)控、診斷和管理。

　　三、工業(yè)級機器人應(yīng)用：

　　工業(yè)機器人的典型應(yīng)用包括焊接、刷漆、組裝、采集和放置(例如包裝、碼垛和 SMT)、產(chǎn)品檢測和測試等; 所有的工作的完成都具有高效性、持久性、速度和準(zhǔn)確性。

　　工業(yè)機器人能替代越來越昂貴的勞動力，同時能提升工作效率和產(chǎn)品品質(zhì)。能源十三五規(guī)劃提出，積極推動“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展。運維機器人在核能、風(fēng)電、電力、石化、水利、光伏能源領(lǐng)域全壽期管理，依托互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全天候監(jiān)測、智能控制、運維檢修。

　　常見工業(yè)級能源運維機器人：

　　(1)核電級管道運維機器人

　　功能：智能磁吸附單元實現(xiàn)管道內(nèi)部行走、過彎、攀爬;履帶自動適應(yīng)300mm以上不同直徑的管道;激光雷達(dá)自主建模定位;360度可旋轉(zhuǎn)高清攝像頭;開放式平臺，拓展搭配各種檢測及維修功能模塊。

　　應(yīng)用：電力行業(yè)循環(huán)水管道;石油石化管道;大型鋼制儲罐。

　　(2)工業(yè)級仿生物智能機器人

　　功能：20自由度仿生物機器人;復(fù)雜地形智能行走，磁吸附爬壁;袖珍型360可移動相機云臺;激光雷達(dá)導(dǎo)航，激光燈傳感器;開放式拓展平臺，拓展裝配檢測及維修工具。

　　應(yīng)用：電力行業(yè)大型儲罐;電廠冷卻塔、煙囪等大型鋼結(jié)構(gòu);復(fù)雜地形地面。

　　(3)軌道巡檢消防機器人

　　功能：鋁合金單軌式懸吊安裝;高速多機聯(lián)網(wǎng)智能巡檢，裝載360度攝像頭及熱成像儀;環(huán)境異常檢測、入侵識別、溫濕度、有害氣體檢測;煙霧檢測、著火電定位、消防彈滅火、消防輔助;線纜及設(shè)備破損及異常識別報警。

　　應(yīng)用：核電管廊;城市綜合地下管廊;軌道交通隧道;煤礦礦道。

　　(4)工業(yè)級巡檢無人機

　　功能：軍用級四旋翼飛行控制平臺;360度可旋轉(zhuǎn)攝像頭及熱成像儀;視覺裂紋、破損及故障檢測;紅外熱成像探傷。

　　應(yīng)用：核電廠安全殼;發(fā)電廠冷卻塔;風(fēng)力發(fā)電樁;跨海大橋。

　　(5)軌道式光伏電站運維機器人

　　功能：工字型軌道整站運行，跨整列運行;獨立6自由度運輸機器人，實時對軌，克服每列安裝誤差;無水清掃、雨水收集及噴淋單元;機械臂模塊，遠(yuǎn)程體感式操控現(xiàn)場作業(yè);360度控制高清云臺攝像頭單元;熱成像模塊紅外掃描，全局識別熱斑及裂紋;功能及模塊可拓展，對無人化電站提供技術(shù)基礎(chǔ)。

　　應(yīng)用：光伏電站;無人化智能電站。

　　(6)單機式光伏電站運維機器人

　　功能：橡膠履帶式驅(qū)動，輕松越障;超柔軟式尼龍布刷，無水清掃;自動雨水收集及有水噴淋系統(tǒng);視頻檢測識別光伏組件裂紋及鳥糞異物;陣列式溫度掃描，識別光伏組件熱斑等組件故障。

　　應(yīng)用：光伏電站單列式部署。

　　工業(yè)機器人正向著智能化方向發(fā)展，而智能工業(yè)機器人將成為未來的技術(shù)制高點和經(jīng)濟增長點。

　　未來的智能化方向不會改變，并且會將機器人產(chǎn)品拓展到更多行業(yè)，形成完備的系統(tǒng)?，F(xiàn)今我國人工利息不時上升的大環(huán)境下，工業(yè)機器人必將迅速發(fā)展，逐漸成為工廠自動化生產(chǎn)線的主要發(fā)展形式。