工業(yè)設施的氣體檢漏不但危險耗時，而且容易出現(xiàn)人為錯誤，并可能出現(xiàn)多種解讀。為了提供一種更安全、更高效和更可靠的解決方案，RoboGasInspector藉此應運而生。這一創(chuàng)新的氣體泄漏遠程探測與定位機器人系統(tǒng)是由多家德國公司和研究所聯(lián)合研發(fā)而成，并采用了FLIR GF320光學氣體紅外熱像儀。
RoboGasInspector的一部分，一個由9家公司和研究所組成的聯(lián)盟開發(fā)出了一款用于大型技術設施氣體泄漏探測和定位的自主移動機器人原型。該聯(lián)盟提出了一套無需直接進入危險區(qū)域，也無需人類參與，就能執(zhí)行工業(yè)設施檢查任務的系統(tǒng)。這款機器人可用于設施的例行檢查或特定系統(tǒng)部件的針對性檢查。系統(tǒng)的獨立機動性通過應用各種導航傳感器和借助遠程控制隨時進行的人工干預來實現(xiàn)。系統(tǒng)還配備視頻與光學氣體遙測裝置，使其能夠檢查此前由于受進入限制而難以檢查的系統(tǒng)部件。
創(chuàng)新性監(jiān)視進程的發(fā)展充分利用最先進的測量與自動化技術和遙控技術，此外，機器人學技術也提高了各種檢查的可靠性、效率和成本效益。與此同時，對于單調(diào)又耗時的勞動密集型任務，它還可減輕技術人員的工作量。
這是一項合作性研究計劃的起點。該計劃由卡塞爾大學機械工程系的AndreasKroll博士和Ludger Schmidt博士主持，并獲得了德國聯(lián)邦經(jīng)濟技術部240萬歐元的補貼。
卡塞爾大學測量與控制技術系博士Andreas Kroll解釋道：“這個計劃的目的是開發(fā)和測試一種創(chuàng)新的帶有檢查機器人的人機系統(tǒng)。這些機器人具有遠程氣體測量和本地智能功能。
氣體泄漏的探測和定位在很大程度上應該由移動機器人獨立完成。在這個過程中，移動機器人還應該分析測得的數(shù)據(jù)，記錄檢查結果。”
在有毒或爆炸性氣體使用之處應格外小心謹慎。這正是化工行業(yè)、生物氣體工廠和天然氣供應商需采用嚴格檢查規(guī)范的原因。預防性檢查方案通常需要人員每天執(zhí)行耗時的例行檢查程序。
執(zhí)行這些定期檢查時，員工要檢查系統(tǒng)是否正常運轉(zhuǎn)，因此員工通常依靠自己的理解和經(jīng)驗，而不使用測量技術。
對Andreas Kroll和LudgerSchmitt教授來說，對這套新系統(tǒng)的首先需滿足的要求是：它應該能夠執(zhí)行自動化、無危險的檢查和監(jiān)控，并且應能夠獨立應對問題。
安全和效率
工業(yè)廠房（如化工廠、煉油廠、氣體壓縮站）的操作員將其員工和生產(chǎn)設施的安全放在首位。
執(zhí)行諸如反復檢查等例行程序時，總會存在由于注意力不集中，不慎忽略潛在危險源的可能性。
因此，創(chuàng)新性檢查技術的發(fā)展，以及對操作員在技術系統(tǒng)管理方面的靈活性和表現(xiàn)的重視，不僅具有經(jīng)濟意義，還可減輕人力執(zhí)行重復性例行任務的工作量，提高各種檢查任務的覆蓋范圍。
初試身手
RoboGasInspector首次在卡塞爾大學的一間禮堂里展示。這款機器人獨自走完了一段檢查路徑，成功越過了各種障礙和一個斜坡。
在指定的檢查現(xiàn)場，這款機器人檢查了各種管道，發(fā)現(xiàn)了一處甲烷泄漏。在接下來的數(shù)月間，在實驗室環(huán)境中，這一成果被擴展應用于數(shù)平方公里的大型工業(yè)設施，其中包含了風和陽光以及系統(tǒng)運行產(chǎn)生的混合因素等環(huán)境因素。
RoboGasInspector的驅(qū)動系統(tǒng)和導航
RoboGasInspector由三個模塊構成：鏈傳動移動平臺、導航模塊和檢查模塊，后者集成了FLIR GF320光學氣體紅外熱像儀。鏈傳動平臺裝有電力驅(qū)動裝置和常規(guī)電池。
導航模塊由2D激光掃描儀（正面和背面，對于在建筑物內(nèi)部導航尤為重要）和一個用于戶外導航的GPS。RoboGasInspector不斷將待檢查的現(xiàn)場與數(shù)字地圖進行對比，使這臺鏈條驅(qū)動
檢查模塊
檢查模塊在方位/俯仰云臺裝置上集成了各種計量儀器，包括一個遠程甲烷泄漏探測器(RMLD)，該探測器是基于一臺活動的可調(diào)諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)儀。它是通過一個紅外線激光器起作用：激光束投射到某個表面，被反射回來，然后測量其剩余強度。此外，檢查模塊上還安裝有FLIR GF320紅外熱像儀，以此將氣體可視化。
為了確保RoboGasInspector自身不會產(chǎn)生危險，其還裝配有內(nèi)置氣體傳感器，該傳感器在爆炸下限(LEL)超過10%時關閉整個系統(tǒng)，從而防止可能引燃周圍環(huán)境的潛在危險。
獨立測量
機器人可獨立完成測量數(shù)據(jù)的處理和模式識別。RoboGasInspector還會自動執(zhí)行指定路線檢查，并實施測量。盡管如此，機器人依然持續(xù)不斷地與控制室保持聯(lián)系，如有必要，可從控制室進行遠程控制。為此，方位/俯仰云臺測量模塊上還集成了一臺攝像機。但在正常運行模式下，RoboGasInspector獨立工作，只將所有測量數(shù)據(jù)通過WLAN傳送至控制室。
RoboGasInspector的現(xiàn)狀與未來
在此期間，系統(tǒng)原型在大量測試中所展示的用途和功能已給人們留下了深刻的印象。在測試中，驅(qū)動裝置、導航系統(tǒng)和補充傳感器系統(tǒng)表現(xiàn)出色。
在原本難以進入的場地，RoboGasInspector有助于獨立氣體檢漏和泄漏定位。此外，它還有助于避免在具有潛在危險的環(huán)境中投入人力進行檢查。但在部署于工業(yè)環(huán)境之前，還需要進一步的研發(fā)（例如在爆炸保護、軟件開發(fā)等方面），并且在部署于商業(yè)環(huán)境之前，無疑還必須澄清法律問題。盡管如此，自主移動氣體探測和泄漏定位機器人在今天已經(jīng)成為可能，并可顯著提高安全性。
FLIR Systems GF320紅外熱像儀是RoboGasInspector的關鍵組件。它幫助系統(tǒng)從安全距離探測有時候具有危害性的氣體泄漏。
