CN107797561A - 一种防爆机器人巡检系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种防爆机器人系统，包括：用于给防爆机器人下发任务的管理平台；与管理平台通信连接，并且当接收到任务，能够自主导航至目标防爆区域进行巡检的防爆机器人。显然，将管理平台与防爆机器人建立通信连接后，能够使得管理人员在后台通过对管理平台的操控，对防爆机器人进行操作，从而代替人工进入危险区域进行巡检，而且，在本发明中，防爆机器人能够自主导航至目标防爆区域，使得工作人员的巡检效率更高，而且在石油化工等高危企业，能够有效降低易爆气体对操作人员的人身危害，进而保证了操作人员的健康状况。相应的，本发明还公开了一种防爆机器人巡检方法，同样具有以上有益效果。

Description

一种防爆机器人巡检系统及方法

技术领域

本发明涉及智能控制领域，特别涉及一种防爆机器人巡检系统及方法。

背景技术

随着国民经济的不断提高，石油化工企业也得到了快速的发展，与此同时，石化装置造成的隐患与事故也不断发生，如何避免由此引发的事故成为当前面临的一大难题。目前，对于石油化工厂区的检测大部分还是通过人工进行巡检，显然这种方法不能保证巡检的及时性。而且，由于石油、化工企业的特殊性，厂区环境中还会带有一定的化学气味，严重影响了厂区工作人员的身体健康。或者是现有的一些企业，也会在厂区内使用机器人来进行巡检，但大多采用的是人工遥控或者是磁导航方式，该方式又需要在厂区内进行基础设施的改造，机器人的巡检效率低下，不能给厂区带来明显的经济效益，综上所述，通过怎样的方法来对厂区进行更好的巡检，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种防爆机器人巡检系统和防爆机器人巡检方法，以使得防爆机器人能够自主导航至目标区域进行巡检，有效提高了对于厂区的巡检效率，同时也提高了厂区的经济效益。其具体方案如下：

一种防爆机器人巡检系统，包括：

用于给防爆机器人下发任务的管理平台；

与所述管理平台通信连接，并且当接收到所述任务，能够通过激光自主导航至目标防爆区域进行巡检的所述防爆机器人。

优选的，还包括：

与所述管理平台建立通信连接的第一通信设备。

优选的，所述第一通信设备包括：

用于将所述第一通信设备接入以太网的AP；

用于对所述防爆机器人接收或发送的信号进行放大的天线；

用于将光信号转换为电信号的光纤收发器；

用于通过以太网将所述光纤收发器和所述AP建立通信连接的第一交换机；

用于为所述光纤收发器和所述第一交换机提供电源的第一供电设备。

优选的，所述第一通信设备为采用隔爆箱体设计的通信设备。

优选的，所述管理平台包括：

用于显示所述管理平台界面，并且能够实时显示所述防爆机器人的巡检信息的显示器；

用于编辑控制指令，并且遥控所述防爆机器人的键盘；

用于处理所述巡检信息的服务器；

用于通过信号线将所述服务器与所述第一通信设备建立通信连接的第二交换机。

优选的，还包括：

用于为所述防爆机器人提供电源的第二供电设备；

其中，所述第二供电设备包括：

用于为所述防爆机器人充电的充电座；

用于给所述充电座充电的第三供电设备。

优选的，所述防爆机器人包括：

用于防止所述防爆机器人在巡检过程中与外部接触的安全防护装置；

用于带动所述防爆机器人旋转的转向电机；

用于驱动所述防爆机器人行走的驱动电机；

用于对厂区内部设备巡检的防爆云台；

用于检测环境气体浓度的气体检测装置；

用于对所述防爆机器人进行导航的二维/三维激光导航装置；

用于与所述管理平台建立通信连接的第二通信设备；

用于通过can线分别与所述安全防护装置、所述转向电机、所述驱动电机、所述防爆云台、所述二维/三维激光导航装置和所述第二通信设备相连的主控制器；

用于为所述转向电机、所述驱动电机、所述二维/三维激光导航装置和所述主控制器提供电源的第四供电设备。

优选的，所述二维/三维激光导航装置还包括：

安装在所述二维/三维激光导航装置外侧的防爆罩。

优选的，所述防爆云台包括：

用于获取外部环境信息的摄像机和红外热像仪。

相应的，本发明还公开了一种防爆机器人巡检方法，包括：

将由管理平台下发的巡检任务发送至防爆机器人；

当所述防爆机器人接收到所述巡检任务，则根据所述巡检任务，能够通过激光自主导航至目标防爆区域，完成巡检任务。

在本发明中，一种防爆机器人巡检系统，包括：用于给防爆机器人下发任务的管理平台；与管理平台通信连接，并且当接收到任务，能够通过激光自主导航至目标防爆区域进行巡检的防爆机器人。可见，在本发明中，将防爆机器人与管理平台建立通信连接后，用户可以通过管理平台给防爆机器人下发巡检任务，当防爆机器人接收到巡检任务时，就可以根据管理平台下发的任务，利用激光自主导航至目标区域进行巡检，完成巡检任务。显然，通过这样的方法，不仅可以避免人工进入目标区域进行巡检所带来的危害，同时，也可以保证巡检的及时性，而且，防爆机器人可以直接在管理平台上查看巡检信息，不需要再去人工比对数据，极大地提高了巡检效率，同时也提高了厂区的经济效益。相应的，本发明公开的一种防爆机器人巡检方法，也具有以上有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一公开的一种防爆机器人巡检系统结构图；

图2为本发明实施例公开的第一通信设备的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的管理平台的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的第二供电设备的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的防爆机器人的结构示意图；

图6为本发明实施例公开的二维/三维激光导航装置的结构示意图；

图7为本发明实施例公开的防爆云台的结构示意图；

图8为本发明公开的一种机器人巡检方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一公开了一种防爆机器人巡检系统，如图1所示，该系统包括：

用于给防爆机器人下发任务的管理平台101；

与管理平台通信连接，并且当接收到任务，能够通过激光自主导航至目标防爆区域进行巡检的防爆机器人102。

近年来，随着石油化工企业的迅猛发展，由爆炸性气体引发的事故越来越多，为了防止这类事故的发生，必须要对厂区环境进行实时的巡检，防爆机器人能够通过发射的激光光束，实现对目标物体的精准定位，也即，通过激光发出与接收到的信号时间差，来计算防爆机器人本体和目标区域的距离，进而使得防爆机器人能够自主地应对各种复杂的环境。

而管理平台作为一个集成应用的管理软件平台，可以将现实当中的硬件设备和各种软件结合在一起，并且用户通过该平台，可以将想要下发的任务信息以软件能够识别的语言下发到相关的设备当中，进而来完成用户的指令。

所以，在本发明中，将防爆机器人与管理平台建立通信连接后，用户可以通过管理平台给防爆机器人下发巡检任务，当防爆机器人接收到巡检任务时，就可以根据管理平台下发的任务，利用激光自主导航至目标区域进行巡检，完成巡检任务。显然，通过这样的方法，不仅可以避免人工进入目标区域进行巡检所带来的危害，同时，也可以保证巡检的及时性，而且，防爆机器人可以直接在管理平台上查看巡检信息，不需要再去人工比对数据，极大地提高了巡检的效率，同时也提高了厂区的经济效益。

在上述实施例的基础之上，作为一种优选实施方式，如图2所示，本发明提供的防爆机器人巡检系统还包括：

与管理平台建立通信连接的第一通信设备201。

其中，第一通信设备201包括：

用于将第一通信设备201接入以太网的AP202；

用于对防爆机器人102接收或发送的信号进行放大的天线203；

用于将光信号转换为电信号的光纤收发器204；

用于通过以太网将光纤收发器204和AP202建立通信连接的第一交换机205；

用于为光纤收发器204和第一交换机205提供电源的第一供电设备206。

可以理解的是，AP202作为组建小型无线局域网最常用的设备，它是连接有线网络和无线网络的桥梁，它的主要作用是将各个无线网络的客户端连接到一起，然后再将无线网络接入到以太网中，显然，在本实施例中，AP202的目的就是为了将第一通信设备201连接到以太网中。

而且通过天线203可以将防爆机器人102接收或者是发送的信息进行放大，从而使得控制器接收到更强的数据信号，进而保证了数据传输的稳定性和速度。而且，在一些以太网无法覆盖的地方，还可以使用光纤收发器204将光信号转换为电信号来延长数据的传输距离，从而使得防爆机器人102能够到达更远的目标区域进行巡检，提高了防爆机器人102的应用范围。需要说明的是，在本实施例中，是通过第一交换机205将光纤收发器204和AP202建立通信连接，从而更好地实现数据之间的相互通信，当然，此处对于第一交换机的类型不作限定。

可以理解的是，第一供电设备206能够为光纤收发器204和第一交换机205提供电源，以使得光纤收发器204和第一交换机205能够更好地进行工作，从而避免断电带来的不良影响，显然，此处的第一供电设备206可以是充电形式的供电设备，也可以是类似干电池的供电设备，具体采用哪一种形式，要以达到实际情况为目的，此处不作限定。

作为一种优选的实施方式，第一通信设备201为采用隔爆箱体设计的通信设备。

需要说明的是，将第一通信设备201整体设计为隔爆箱体，主要是利用隔爆箱体的隔爆功能来阻止爆炸的发生，可以理解的是，应用于石油化工等企业的防爆机器人102，由于其工作环境中存在着大量的可燃气体及介质，所以使用隔爆箱体能够将箱体内的电气部件产生的火花和电弧与爆炸性混合物隔开，进而能够更好地对防爆机器人102进行保护。

作为一种优选的实施方式，如图3所示，管理平台101包括：

用于显示管理平台101界面，并且能够实时显示防爆机器人102的巡检信息的显示器207；

用于编辑控制指令，并且遥控防爆机器人102的键盘208；

用于处理巡检信息的服务器209；

用于通过信号线将服务器209与第一通信设备201建立通信连接的第二交换机210。

可以理解的是，显示器207作为管理平台的输入输出设备，它能够将用户输入的信息及防爆机器人102反馈的数据信息实时显示到管理平台101的显示器207上，从而使得操作人员有更为良好的体验。显然，本实施例中的显示器可以是等离子显示器，也可以是LED显示屏，一切以达到实际应用为目的，此处不作限定。

而键盘208可以将用户编辑的文件或者是将防爆机器人102获取到的一些巡检信息输入到管理平台101上，显然，键盘208的种类和类型多种多样，具体的应以能够达到实际操作为目的，此处不作限定。

其中，第二交换机210作为一种对光电信号进行转发的网络设备，可以通过它将服务器209与第一通信设备201建立通信连接，从而实现数据信息的交互。显然，防爆机器人102将巡检到的信息上传至管理平台101时，管理平台101中的服务器209会对这些信息作出实时的响应，并将处理后的信息通过通信设备下发到防爆机器人102，以便防爆机器人102可以根据巡检得到的数据信息对自身的导航路线进行实时的调整。

基于上述任意实施例，如图4所示，该防爆机器人巡检系统还包括：

用于为防爆机器人102提供电源的第二供电设备211；

其中，第二供电设备211包括：

用于为防爆机器人102充电的充电座212；

用于给充电座212充电的第三供电设备213。

可以理解的是，防爆机器人102能够正常运行，一定离不开相应的供电设备，具体的，在本实施例中的第二供电设备211包括但不限于通过控制开关的电源、电源转换器、电池等等，一切以达到实际应用为目的，此处不作限定。

为了提高对防爆机器人102的充电效率，可以通过充电座212对防爆机器人102来进行充电，也可以将充电座212视为一个备用充电电池，来对防爆机器人102进行充电，当然，此处的第二供电设备211还包括能够为充电座212进行充电的第三供电设备213。

基于上述任意实施例，如图5所示，该防爆机器人巡检系统中的防爆机器人102包括：

用于防止防爆机器人102在巡检过程中与外部接触的安全防护装置214；

用于带动防爆机器人102旋转的转向电机215；

用于驱动防爆机器人102行走的驱动电机216；

用于对厂区内部设备巡检的防爆云台217；

用于检测环境气体浓度的气体检测装置218；

用于对防爆机器人102进行导航的二维/三维激光导航装置219；

用于与管理平台101建立通信连接的第二通信设备220；

用于通过can线分别与安全防护装置214、转向电机215、驱动电机216、防爆云台217、二维/三维激光导航装置219和第二通信设备220相连的主控制器221；

用于为转向电机215、驱动电机216、二维/三维激光导航装置219和主控制器221提供电源的第四供电设备222；

可以理解的是，安全防护装置214作为保护防爆机器人102的重要组成部分，当防爆机器人102碰到障碍物或者是其他危险物品时，能够及时躲避危险物体，进而避免防爆机器人102受到损伤，此处的安全防护装置，可以是通过本安电路板来实现对于防爆机器人102的保护，也可以是通过触发控制信号，使得防爆机器人102断电停机，来实现对防爆机器人102的保护，一切以能够达到实际操作为目的，此处不作限定。

当然，为了使得防爆机器人102能够在巡检的目标区域进行自由行走，本发明中的防爆机器人系统，还具有能够带动防爆机器人102旋转的旋转电机215和驱动防爆机器人102行走的驱动电机216，此处对于转向电机215和驱动电机216的型号和参数，不作限定，一切以达到实际应用为目的。

而且，本发明中的防爆机器人102还具有防爆云台217，显然，防爆云台217可以俯仰转动的去监控厂区内各个设备的运行状况，能够更全面的获取厂区中的数据信息，以使得防爆机器人102能够更好地对厂区进行巡检。

显然，当防爆机器人102应用在石油化工等企业当中时，安装在防爆机器人102上的气体检测装置218可以实时的测量厂区中的气体浓度，需要说明的是，气体检测装置218通过数据线与主控制器221相连，并且可以将检测到的气体参数信息通过数据线传送至主控制器221，然后由主控制器221传输到管理平台102，最后显示器207就可以实时的显示出当前厂区环境中的气体浓度信息，以供后台管理人员进行实时的监控。

可以理解的是，利用二维/三维激光导航装置219可以实现对防爆机器人102的自主导航，因为，激光导航装置是利用发出的激光光束对目标区域进行精确的定位，其中，二维激光导航装置是采用垂直旋转的激光束对一个平面进行扫描，来获取周围的环境信息，而三维激光导航装置是在二维激光导航装置的基础上，增加一定范围的俯仰角度来实现对多平面的扫描，然后通过测量发射和返回信号在时间上的差值，来获取周围环境的立体信息，显然这种导航装置，具有很强的抗干扰能力，特别适合在石油化工的厂区环境中使用。在实际应用当中，具体使用哪一种激光导航装置，应以能够达到实际应用为目的，此处不作限定。

需要说明的是，在本实施例当中，是通过can线将安全防护装置214、转向电机215、驱动电机216、防爆云台217、二维/三维激光导航装置219、第二通信设备220和主控制器221建立通信连接，从而实现数据流的传输。

当然，在本实施例中的防爆机器人102还具有为转向电机215、驱动电机216、二维/三维激光导航装置219和主控制器221提供电源的第四供电设备222。当然，此处对于第四供电设备222的具体形式，不作限定，一切以能够达到实际应用为目的。

作为一种优选的实施方式，如图6所示，二维/三维激光导航装置219还包括：

安装在二维/三维激光导航装置219外侧的防爆罩223。

可以理解的是，防爆机器人102在巡检的环境中存在着大量的可燃性气体，所以在二维/三维激光导航装置219外侧安装防爆罩223可以避免由于温度过高时，二维/三维激光导航装置219内部电子元器件产生的火花和电弧与可燃性气体混合而发生的爆炸，进而起到保护二维/三维激光导航装置219的目的。当然，能够起到对二维/三维激光导航装置219进行保护的防爆罩223的材料多种多样，此处不作限定。

作为一种优选的实施方式，如图7所示，防爆云台217包括：

用于获取外部环境信息的摄像机224和红外热像仪225。

可以理解的是，在防爆云台217上同时安装有摄像机224和红外热像仪225，可以随时获取厂区中的环境信息。其中，摄像机224是通过拍摄视频来获取外部的环境信息，红外热像仪225是通过红外探测器来获取外部环境的红外热像图，也即，通过红外热像图能够实时地反映外部环境的温度场信息。并且在本实施例中，是将获取到的视频信息和红外热像图信息通过第一通信设备201传输至服务器209进行处理分析，并且服务器209会将处理后的数据信息实时传输至防爆机器人102，以使得防爆机器人102能够对由摄像机224和红外热像仪225获取到的数据信息进行实时的响应。

相应的，本发明还公开了一种防爆机器人巡检方法，如图8所示，该方法包括：

步骤S11：将由管理平台下发的巡检任务发送至防爆机器人；

步骤S12：当防爆机器人接收到巡检任务，则根据巡检任务，能够通过激光自主导航至目标防爆区域，完成巡检任务。

在本实施例中，首先管理平台会给防爆机器人下发巡检任务，并且将巡检任务通过信息传递，传送到防爆机器人，当防爆机器人接收到巡检任务时，则会通过自身的判断与处理，根据下发的巡检任务，自主导航至目标防爆区域，完成相关的巡检任务。

可以理解的是，防爆机器人在进入目标区域进行巡检之前，必须要清楚的知道目标区域的位置，此时，就必须以精准的环境感知为基础，而激光作为视觉感知系统中的一个重要组成部分，所以，由激光探测到的距离图像可以为防爆机器人提供精准的数据信息，例如：障碍物信息、路标信息或者是其他的数据信息。

在现有技术中，一般是通过巡检工作人员对厂区进行巡检，如果是对石油化工企业进行巡检，这种方法不仅危害了巡检工作人员的身体健康，而且也不能保证巡检的实时性，更不能保证工作人工的人身安全。或者是部分厂区也使用了巡检机器人，但都是采用人工遥控的方式，或者是采用磁导航，显然，这两种方法都不能满足实际情况的需要。而在本发明中，防爆机器人能够利用激光进行精确的导航，来得到目标区域的位置信息，而且，在利用激光探测目标区域的过程中，不需要其他的定位设施。并且，在黑暗情况下，防爆机器人仍然可以利用探测所得的数据来灵活改变自己的行驶路径，自主导航至目标区域。所以通过本发明中的方法，不仅能够代替人工对危险区域进行巡检，而且在巡检的过程中也不需要对厂区环境进行调整，仅仅通过管理平台就可以控制防爆机器人来对厂区进行巡检，大大提高了对厂区巡检的效率，同时也提高了厂区的经济效益。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种防爆机器人巡检系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种防爆机器人巡检系统，其特征在于，包括：

用于给防爆机器人下发任务的管理平台；

与所述管理平台通信连接，并且当接收到所述任务，能够通过激光自主导航至目标防爆区域进行巡检的所述防爆机器人。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

与所述管理平台建立通信连接的第一通信设备。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一通信设备包括：

用于将所述第一通信设备接入以太网的AP；

用于对所述防爆机器人接收或发送的信号进行放大的天线；

用于将光信号转换为电信号的光纤收发器；

用于通过以太网将所述光纤收发器和所述AP建立通信连接的第一交换机；

用于为所述光纤收发器和所述第一交换机提供电源的第一供电设备。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一通信设备为采用隔爆箱体设计的通信设备。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管理平台包括：

用于显示所述管理平台界面，并且能够实时显示所述防爆机器人的巡检信息的显示器；

用于编辑控制指令，并且遥控所述防爆机器人的键盘；

用于处理所述巡检信息的服务器；

用于通过信号线将所述服务器与所述第一通信设备建立通信连接的第二交换机。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

用于为所述防爆机器人提供电源的第二供电设备；

其中，所述第二供电设备包括：

用于为所述防爆机器人充电的充电座；

用于给所述充电座充电的第三供电设备。

7.根据权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于，所述防爆机器人包括：

用于防止所述防爆机器人在巡检过程中与外部接触的安全防护装置；

用于带动所述防爆机器人旋转的转向电机；

用于驱动所述防爆机器人行走的驱动电机；

用于对厂区内部设备巡检的防爆云台；

用于检测环境气体浓度的气体检测装置；

用于对所述防爆机器人进行导航的二维/三维激光导航装置；

用于与所述管理平台建立通信连接的第二通信设备；

用于通过can线分别与所述安全防护装置、所述转向电机、所述驱动电机、所述防爆云台、所述二维/三维激光导航装置和所述第二通信设备相连的主控制器；

用于为所述转向电机、所述驱动电机、所述二维/三维激光导航装置和所述主控制器提供电源的第四供电设备。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述二维/三维激光导航装置还包括：

安装在所述二维/三维激光导航装置外侧的防爆罩。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述防爆云台包括：

用于获取外部环境信息的摄像机和红外热像仪。

10.一种防爆机器人巡检方法，其特征在于，包括：

将由管理平台下发的巡检任务发送至防爆机器人；

当所述防爆机器人接收到所述巡检任务，则根据所述巡检任务，通过激光自主导航至目标防爆区域，完成巡检任务。