爬壁機(jī)器人能源工業(yè)應(yīng)用與發(fā)展

爬壁機(jī)器人能源工業(yè)應(yīng)用與發(fā)展摘要：本文對(duì)爬壁機(jī)器人在能源工業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行分析，對(duì)爬壁機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展進(jìn)行研究，并提出其工業(yè)應(yīng)用研發(fā)技術(shù)路線發(fā)展建議。1爬壁機(jī)器人工業(yè)應(yīng)用爬壁機(jī)器人[1]是一種可以在各式各樣壁面上攀爬、攜帶作業(yè)工具及附屬設(shè)備并完成特定作業(yè)的移動(dòng)機(jī)器人，主要代替人從事危險(xiǎn)、繁重的現(xiàn)場作業(yè)，無須安裝腳手架，可提高作業(yè)效率、提升作業(yè)質(zhì)量并保障作業(yè)安全。其工業(yè)應(yīng)用主要包括：檢查與檢測：包括電廠設(shè)備、輸電電纜、管道、石化儲(chǔ)罐、船舶、海洋平臺(tái)、橋梁等設(shè)施的檢查和無損檢測等；材料加工：包括石化儲(chǔ)罐、船舶、海洋石油平臺(tái)等的切割、焊接、1.2.1應(yīng)用需求本節(jié)重點(diǎn)對(duì)以能源轉(zhuǎn)化為核心應(yīng)用的爬壁機(jī)器人需求進(jìn)行分析。其中，電廠外部主要包括資源運(yùn)輸以及電力輸送設(shè)備，資源運(yùn)輸涉及的設(shè)能源變化過程涉及的主要設(shè)備往往是大型設(shè)備，其特征是“重、大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜”，很多制造環(huán)節(jié)還是手工作業(yè)，有時(shí)還必須在現(xiàn)場作業(yè)，這其中又以焊接作業(yè)最為典型，此類部件是實(shí)現(xiàn)制造自動(dòng)化的瓶為提升制造水平、提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量，迫切要求實(shí)現(xiàn)大型結(jié)構(gòu)件焊接等作業(yè)的自動(dòng)化。但是，傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人或?qū)Ｓ米詣?dòng)化裝備由于在移動(dòng)靈活性和柔性（智能）等方面受局限，很難在這種場合應(yīng)用，故迫切需要新的解決方案。解決這一問題的思路之一是采用比工件更大的此，此類大型自動(dòng)化系統(tǒng)競爭力較弱。爬壁機(jī)器人可在工件表面全方位移動(dòng)并能適應(yīng)不同種類的工件，在作業(yè)靈活性和柔性等方面具備很大的優(yōu)勢且成本相對(duì)較低，因此其在大型鋼結(jié)構(gòu)件的焊接（包括切割）、噴涂、無損檢測等作業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。另一方面，能源設(shè)備往往都是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，一般均需要定期檢修。以大型發(fā)電設(shè)備檢修為例，這些設(shè)施的檢修或者需要撘腳手架、或者需要把檢修對(duì)象拆下來在車間內(nèi)進(jìn)行檢修，這造成檢修周期長。如果能夠免除搭、拆腳手架或者拆卸安裝檢修對(duì)象的工序，能在現(xiàn)場完成檢修，這可以減小非必須的輔助工序時(shí)間（拆卸、安裝、調(diào)試等會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。另外，在某些場合下，由于環(huán)境的限制（如放射性的場所、高空），工人進(jìn)行檢修作業(yè)存在巨大的安全隱患。而由各式各樣的爬壁機(jī)器人進(jìn)行上述檢修作業(yè)，不僅可以縮短檢修周期、提高檢修作業(yè)效率，也可以提升作業(yè)質(zhì)量和保障作業(yè)安全。因此，從上述角度來說，爬壁機(jī)器人在此類檢修作業(yè)中應(yīng)用前景廣闊。綜上所述，爬壁機(jī)器人在能源轉(zhuǎn)化涉及的海洋石油平臺(tái)、船舶、管道、儲(chǔ)罐以及大型發(fā)電設(shè)備等設(shè)施的制造（或建造）以及在役檢修維護(hù)方面具有很大的市場潛力。1.2.2應(yīng)用現(xiàn)狀本節(jié)重點(diǎn)對(duì)已經(jīng)工業(yè)化應(yīng)用或生產(chǎn)的典型機(jī)器人產(chǎn)品進(jìn)行介紹。1）AlstomInspectionRobotics該公司由Alstom（瑞士）和SwissFederalInstituteofTechnology于2006年合資成立，致力開發(fā)適用于電廠、化工以及石化工發(fā)出系列檢查機(jī)器人，主要有：A）Alstom模塊化大表面檢測機(jī)器人該機(jī)器人自重12kg，尺寸為410mm×45mm×410mm，負(fù)載能力10kg，如圖1（a）所示。機(jī)器人采用磁輪吸附（可跨越10mm高的障礙物遠(yuǎn)程控制，可自主跟蹤焊縫以及特定的輪廓，具有自主防碰能力，可集成8-16通道超聲檢測儀以及4通道渦流檢測儀、攝像頭以及水槍等工具，并具備檢測數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄與自主創(chuàng)建缺陷分布圖功能，可用于船舶、大型儲(chǔ)罐與容器、壓力水管以及風(fēng)機(jī)塔架等大型表面的檢查。B）Alstom小型四輪檢測機(jī)器人Alstom小型四輪檢測機(jī)器人，采用永磁吸附方式（間隙吸附），可攜帶超聲等檢測儀器，具備數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄和處理功能，遠(yuǎn)程控制，如圖1（b）所示，可用于轉(zhuǎn)子等規(guī)則零部件的無損檢測。C）AlstomMagnebike檢測機(jī)器人AlstomMagnebike機(jī)器人自重3.5kg，尺寸180mm×130mm×220mm，如圖1（c）所示。機(jī)器人采用磁輪吸附、自行車運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，具備很強(qiáng)的壁面適應(yīng)能力，可用于汽輪機(jī)蒸汽室等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場檢測。D）Alstom定子檢測機(jī)器人該機(jī)器人高度僅有9mm，軸向采用磁輪驅(qū)動(dòng)，周向采用“蠕動(dòng)“方式移動(dòng)，適用于定子在役檢測，如圖1（d）所示。圖1Alstom系列檢測機(jī)器人2）GEEnergyA）GE管道檢測機(jī)器人GE開發(fā)了適用于6-30英寸（15.2-76.2cm）管道檢測的系列機(jī)器人，如圖2（a）所示。機(jī)器人采用有纜方式供電和