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浅析工业级运维机器人在电力领域的应用

2017-03-29 11:34:00

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工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

一、工业级机器人特点：

(1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。

(2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。

(3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。

(4)工业机器技术涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。因此，机器人技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。

二、工业级机器人技术原理：

(1)开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。

(2)模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。

(3)机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。

(4)网络化机器人控制器技术：当前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。

三、工业级机器人应用：

工业机器人的典型应用包括焊接、刷漆、组装、采集和放置(例如包装、码垛和 SMT)、产品检测和测试等; 所有的工作的完成都具有高效性、持久性、速度和准确性。

工业机器人能替代越来越昂贵的劳动力，同时能提升工作效率和产品品质。能源十三五规划提出，积极推动“互联网+”智慧能源发展。运维机器人在核能、风电、电力、石化、水利、光伏能源领域全寿期管理，依托互联网大数据，实现全天候监测、智能控制、运维检修。

常见工业级能源运维机器人：

(1)核电级管道运维机器人

功能：智能磁吸附单元实现管道内部行走、过弯、攀爬;履带自动适应300mm以上不同直径的管道;激光雷达自主建模定位;360度可旋转高清摄像头;开放式平台，拓展搭配各种检测及维修功能模块。

应用：电力行业循环水管道;石油石化管道;大型钢制储罐。

(2)工业级仿生物智能机器人

功能：20自由度仿生物机器人;复杂地形智能行走，磁吸附爬壁;袖珍型360可移动相机云台;激光雷达导航，激光灯传感器;开放式拓展平台，拓展装配检测及维修工具。

应用：电力行业大型储罐;电厂冷却塔、烟囱等大型钢结构;复杂地形地面。