化工行業巡檢防爆機器人方案

山東安軟機器人科技有限公司 研發一款用于石化企業等易燃易爆高危環境下的防爆巡檢機器人，推進石化行業智能數字化建設，減少安全隱患，提升危化企業的本質安全管理。

應用背景

     為加強高危場所的巡檢工作，一般都專門設置巡檢工人，定時對設備、高危場所進行巡檢。化工行業 巡檢作為石化企業中一個必不可少的重要環節，承載著成品油的運輸及終端銷售供給的作用。為確保成品油的運輸安全，每天安排大量的專業人員對輸油場站內的管路及設備進行定時巡視。由于受巡檢工個人工作能力的限制，巡檢質量參差不齊。同時石化企業本身屬于高危行業，巡檢工人隨時可能會遇到危險。如何采用高科技手段實現節能增效的目標、提升危化企業的本質安全管理水平是個亟待解決的課題。

方案架構

功能介紹

多傳感器協同，全方位檢測     模塊化設計，多類核心部件一體裝載整機防爆設計，可用于Ⅱ類爆炸環境

輪式防爆機器人系統說明

改防爆巡檢機器人由防爆四輪差速底盤搭載防爆外掛無線充電模塊、揚聲器、拾音器、多氣體傳感器、聲光報警器、云臺攝像機，激光雷達以及超聲波測距等設備構成，最終設計如下：

    防爆輪式巡檢機器人本體為數據采集端，通過現場確定被巡檢設備并規劃最優路徑，使機器人能夠按照巡檢要求進行點檢作業。巡檢機器人本體上攜帶自動旋轉云臺，用于采集巡檢設備和環境圖像信息。并且采用智能雙視云臺，上面搭載高清攝像機與熱成像儀，可對現場設備進行高效巡視，鏡頭裝有雨刷，能夠清理鏡頭保護玻璃上的水漬和浮土等，使監控畫面維持在較清晰的狀態。在無線基站之間通過光纖進行連接，可實現數據傳輸。

1、互聯網功能

具有網絡通訊功能，可接入互聯網，將數據傳輸到后臺監測指揮中心，進行數據分析，輔助決策。

2、遠程升級與診斷功能

通過互聯網功能實現對機器人的遠程升級及故障分析。

3、熱源檢測功能

通過紅外熱成像實現對熱源的檢測，熱紅外成像技術提供了先進的全天候前視系統，3~5微米和8~14微米的熱紅外線兩個波段可以使在完全無光的夜晚，或是在大霧煙云氣候下，清晰地觀測到前方的一切現場情況。

4、環境探測功能

搭載多氣體傳感器，實現對現場煙霧、危險氣體及可燃氣體等多種氣體的檢測分析。

5、雙向對講功能

外掛拾音器和擴音器，不僅可實時采集現場聲音，進行音頻分析，還能進行雙向對講，可實現工作人員遠程指揮。

6、自主避障功能

激光雷達加超聲波測距，自動識別障礙物距離，靈敏度高，檢測距離遠，避免操作失誤，操作簡單方便。

7、自動充電

巡檢機器人具有自動充電功能，機器人本體檢測到電量低，自動尋找充電樁，進行充電。

1.雙輪差速驅動設計，SLAM激光雷達導航，適用于狹窄的運行環境。

2、具有立體旋轉云臺，能夠對變電站設備進行立體式巡視。

3、具有視覺識別功能，能夠實現設備紅、黃報警指示燈的狀態識別，開關閘、閥門、儀表等的外觀、位置及狀態數值識別。

4、具有遠紅外熱像儀，能夠實現巡檢目標發熱溫度的測量。

5、具有人臉識別、車輛識別、身份識別、語音交互等功能。

6、具有智能隨工監測的功能。

7、具有異味氣體監測、異常噪聲監測、溫濕度監測、粉塵監測等功能。

8、可配置資產盤點模塊，實現資產出入庫及狀態統計功能。

9、可配置激光測振模塊，實現生產區域轉機軸系管道等振動測量。

海科新源化工樣品智能運輸車解決方案

一、項目概述及技術指標

1、     儲運部取樣：儲運部操作工將取出的樣品放置到位于裝車區經停點、裝桶區經停點的機器人上，手動觸發機器人沿藍色線路將樣品送到中心化驗室經停點，到達中心化驗室經停點后，需要通過電話等方式通知中心化驗室人員取樣。樣品取出后，支持手動觸發等方式告知機器人返回儲運裝車區經停點、裝桶區經停點。

**距離：單程距離約0.4km（走大門只寫0.8）。來回1.6公里   計算：頻次：往返12次/8小時  1.6*12=19.2公里/8小時  

樣品瓶：1.250ML 圓形 直徑6cm*12.5cm

2.500ml 直徑7cm*16cm

 3.1000ml  直徑10cm*19cm

**運送數量：15瓶左右/趟 滿足容量要求

2、     公司裝置內取樣：機器人從中心化驗室經停點出發，沿紅色線路，需要到PG裝置經停點（1）、溶劑裝置經停點(2)、DMC裝置經停點取樣(3)，樣品放置在路旁的箱子內，由于機器人不具備自動裝車功能，需要通知經停點附近的操作工來將樣品放置到機器人上。建議每到一個經停點，機器人停車等待，直到附近的操作工完成放樣后，手動觸發機器人去下一個取樣點，依次重復，完成所有取樣點取樣工作后，小車自動返回中心化驗室，并通知中心化驗室人員出門取樣，

**距離：單程距離約0.6km。 來回1.2公里    運送頻次：1次/小時  24小時   24*1.2=28.8(公里)

樣品瓶：1.250ML PP瓶  圓形 直徑：6cm*高12.5

        2．西林瓶盒：正方形：長寬高14*14*5cm

        3. 500ML鋼瓶：柱狀 長42cm* 直徑5.5cm

第一個經停點：1個西林瓶盒 8個250ml pp瓶 2個500ml鋼瓶

第二經停點：1個西林瓶盒10個250ml pp瓶 6個500ml鋼瓶.

第三經停點：1個西林瓶盒3個250ml pp瓶

總計：1個個取樣品：大約32個樣品瓶  24小時28.8公里理論

二、化工樣品智能運輸車解決方案

按照化工需求，距離來回2KM  20次/8小時 每個小時2.5次 共計 16公里/小時，一次大約20分鐘一趟，這樣要求智能運輸車速度8KM/小時可以滿足其應用，調度系統通過無線WIFI覆蓋或者采用5G活動區域，根據要求進行匹配模式進行調度系統通信，目前使用融合導航方式 融合視覺避障，激光雷達導航的方式進行物流運輸 如圖所示：

無人物流車樣品車輛（參考）

自動樣品箱參考

應用場景參考

一 .樣品物流車技術參數

?  地圖構建：精確2D/3D地圖構建

?  精確定位：厘米級定位精度

?  自主導航：點到點自主規劃路徑

?  路徑規劃：客戶端直接繪制期望路徑

?  智能繞障：主動生成局部繞障路徑

?  主動充電：給定充電任務 自動完成充電樁對接

?  定點設置：可設置多個任務與充點點

?  路徑組合：根據實際需求對多路徑組合

?  地圖編輯：繪制虛擬墻明確導航禁區

?  標準控制臺：通過標準控制接口

?  合成自動駕駛API接口

二．感知硬件技術參數

?  地圖構建：16線激光雷達 超聲波雷達

?  通訊硬件：車規級CAN通訊，千兆網絡平臺

?  定位硬件：雙天線RTK模塊，模塊導航

?  算力硬件：NVIDIA Jetson AGX Xavier 多冗余平臺

三． 控制臺軟件技術參數

?  地圖調度：實時看到車輛狀態和路線圖

?  作業控制：支持與呼叫軟件結合作業

?  防爆PDA：支持手機軟件呼叫模式

?  設備監控：支持溫濕度，攝像頭等相關監控

?  其他軟件功能：自動導航，遠程駕駛等功能

四．   主要底盤技術參數

?  整車尺寸不低于 1800*820*1100

?  底盤質量：156千克

?  結構形式：前轉后驅 阿克曼轉向

?  離地間隙：110mm

?  軸距：645mm

?  輪距：645mm

?  輪胎直徑：420mm

?  驅動電機：直流無刷

?  電池：48V/100A

?  制動方式：液壓碟剎+電機制動

?  駐車方式：電磁抱閘

?  垂直負載：300KG

?  運行速度：18KM/小時

?  續航里程：80KM（視負載情況）

?  涉水深度：100mm

?  最大爬坡角度：滿載10°

?  通訊模式：CAN2.0

?  防爆級別：電池采用隔爆，電機采用dll  BT4  ，提供防爆檢測解決方案  整體車體防爆隔爆

五．自動樣品轉運箱體技術參數

?  箱體尺寸1100mm*600mm*700mm（要求箱體采用通風、制冷或其他方式實現箱體內溫度內不高于環境溫度（風扇自動調節電路板）

?  參照質檢公司運送樣品表，要求樣品可以分類裝置

（箱體內設計內膽，可將樣品按裝置整個拿出（模塊化裝置）

?  按照用戶要求定制箱體圖案

?  雨天進水后，水可排出

?  箱體和車體保持隔離，如車體發生打火等避免影響箱體

?  箱體內配有感知系統，如溫度、煙感、攝像頭等，保證箱體內樣品發生故障后可后臺告警等

?  箱體增加靜電消除方法（可參考危化品運輸車輛）

?  箱體內增加自動滅火設施，可根據車能溫度識別著火自動啟動滅火

六．無線電充電方案

下圖無線充電發射器:

無線充電接收器：

七、無人物流車行業防爆方式

電磁防爆與電機防爆：

電池防爆

電機防爆:

3C防爆伺服電機

AKM 3C防爆伺服電機，可在氣體二區和粉塵一區使用，具有小巧，經濟，性能優異的特點

性能穩定，基于AKM電機平臺,穩定可靠，性能優異

防爆性能突出：滿足國家CCC要求；二區氣體防爆等級；一區粉塵防爆等級

本地生產，本地研發：本地供應鏈，使性價比和貨期能夠更貼近客戶需求

定制化解決方案：可以為客戶提供定制化的解決方案，更快的響應客戶不同的需求。比如：低溫，雙出軸，定制編碼器等等

電工電氣輸變有限公司應用需求方案

山東電工電氣輸變有限公司應用需求方案

一．項目整體情況

山東電工電氣輸變有限公司目的是通過 AGV 代替人工來實現絕緣材料材料載運工作，主要通過絕緣件車間（始發）到特高壓車間繞制車間配送物流，主要是車間內部運送 實現工序之間搬運。

二．實現流程及需求

山東電工電氣輸變有限公司總繞具體大約4500米左右，環境設計變動與通道，建議使用導航模式磁條、二維碼 激光導航復合視覺模式實現，以下方案實現采用磁條比較穩定的方式，二維碼維護比較復雜，激光導航及視覺復合導航 沒有參照物無法實現穩定方案實現

山東電工電氣輸變有限公司需要 AGV系統硬件、AGV系統軟件、適合 AGV載運的貨架或配送小車以及上層系統與

下層系統交互的開發共計四部分。

1.系統硬件：AGV機器人、系統服務器（裸機不含任何軟件）、呼叫軟件工作站、充電站的設計，部署及安裝

調試，達到運行要求。

2.系統軟件：AGV中控系統安裝源、部署、實施、測試、系統接口文檔，以及足夠的技術支持、充分保證開發

需要。

3.料車部分：、配送料部分。

4.系統（調度任務系統）開發：完成 AGV下層系統與 MES系統對接，同時必須確保此部分軟件能在所有產線實

三．實現流程及用用需求

一.      通過需求管理系統建立需求管理系統，通過需求管理安排一天的工序轉運任務

     二.配料方根據平板下料準備完成之后，進行呼叫器呼叫AGV 搬運

三.通過需求管理系統邏輯材料相鄰絕緣材料可以通過AGV搬運，（需要需求管理系統邏輯多少材料滿載）

四.AGV到達后通過裝料，通過呼叫器完成，然后通過達到目的地 ，接收方平板預估到達時間，到達后語音播放取貨，取貨后然后通過點擊完成，配送下一站原材料

五，配送完成后，由調度系統調用第二臺完成第二個任務

六，調度系統無任務下達，直接返回充電。

四 . 各種導航方案優缺點

一 磁條導航概述：磁條是鐵氧體磁材系列中的一種，由粘結鐵氧體料粉與合成橡膠復合，經壓延成型等工藝制成的，具有柔軟性、彈性及可扭曲的條狀磁體。它主要作為磁導航線鋪設在地面，引導自動導引車AGV、自動手推車AGV、無軌移動貨架的運行。AGV導航磁條柔韌性強，可彎曲折疊，不損害磁性；可塑性強，可隨意剪裁成需要的長度

磁條導航的優點為：經濟實惠并且消費者容易進行安裝，但相對于電磁導航AGV定位要精確很多，而且路徑的鋪設變更相對較容易，且成本更低，柔韌性強，可彎曲折疊，不損害磁性。

磁條導航缺點為：如果行車路段有鐵(磁性體)時，導引帶的磁力會受到影響而不能正常行車。磁條導航技術與電磁導航相近，不同之處在于采用了在路面上貼磁條替代在地面下埋設金屬線，通過磁條感應信號實現導引。

室外使用埋地磁條開槽需求：開槽寬度是10MM，深度12mm，開槽后地面可封可不封如下

二 二維碼導航AGV工作概述：

二維碼導航AGV小車屬于視覺識別二維碼加慣性進行導航，其路徑相當于是一個大號的圍棋棋盤，機器人可以到達所有點。

二維碼導航優點：.在鋪設、改變路徑容易，便于控制，精度高但地上的二維碼碾壞，需要頻繁更換二維碼。運行路線橫平豎直不能走弧線。

AGV定位精確，導航靈活性比較好，鋪設、改變或擴充路徑也較容易，便于控制通訊，對聲光無干擾。

二維碼導航缺點：路徑需要定期維護，如果場地復雜，則需要頻繁更換二維碼，對陀螺儀的精度及使用壽命要求嚴格，另對場地平整度有一定要求，價格較高

三 激光導航（反光板）：AGV小車在行駛路徑上安裝精確反射板，AGV通過發射激光束，同時采集由反射板反射的激光束，從而確定其當前的位置以及方向。AGV小車初始位置計算：AGV小車停止不動，激光掃描儀至少可測4條光束，至少看到4塊反射板，在已知反射板的精確位置（X，Y），AGV會連續的計算小車當前的位置，根據估算的新位置關聯反射板，去修正自身位置，以此來修正下一步動作。

激光導航優點：在于AGV小車定位精確，而且地面無需其他定位設施，行駛路徑可以靈活改變。

激光導航缺點：由于激光導航控制復雜以及激光技術昂貴的投資成本，反射片以及AGV激光傳感器直接不能有障礙物，不適合空中有物流影響的場合。

五 . 項目技術參數

    AGV（1T）

驅動方式：差速或者雙輪（定制）

行走方式：前進，后退，轉彎 定時定制等駕駛；

導航：磁條 ；

速度： 30米-45米/分（可調）；

轉彎半徑：1000mm；

停止精度：2mm；

導航精度：2mm；

續航時間：8-12H(定制)

充電模式：自動充電、 手動充電；

人機交互：4.3屏幕（可選）；

報警方式：聲音報警  語音播報；

動力電池：60-70A 電池；

安全防護：超聲波  障礙物傳感器 接觸保險杠  激光避障（可選）

 轉彎半徑：700mm  運動方向：雙向； 負載形式：潛伏式頂升； 負載重量：1000kg；通訊模式：串口/WIFI；是否支持原地旋轉：是；

基本尺寸：1900*600*300mm；

  AGV（3T）

驅動方式：差速或者雙輪（定制）
行走方式：前進，后退，轉彎 定時定制等駕駛；
導航：磁條 ；
速度： 30米-45米/分（可調）；
轉彎半徑：1000mm；
停止精度：2mm；
導航精度：2mm；
續航時間：8-12H(定制)
充電模式：自動充電、 手動充電；
人機交互：4.3屏幕（可選）；
報警方式：聲音報警  語音播報；
動力電池：100A-120A 電池；
安全防護：超聲波  障礙物傳感器 接觸保險杠  激光避障（可選）
 轉彎半徑：700mm  運動方向：雙向； 負載形式：潛伏式頂升； 負載重量：1000kg；通訊模式：串口/WIFI；是否支持原地旋轉：是；
基本尺寸：2000*1000*300mm；