[發(fā)明專利]一種危險(xiǎn)氣體泄露檢測(cè)巡檢機(jī)器人及巡檢方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011240538.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN112454353B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高學(xué)山;李敬業(yè);付小龍;蘭冰青;高銳;梁鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16;B25J13/08;B25J19/02
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李微微

本發(fā)明提供了一種危險(xiǎn)氣體泄露檢測(cè)巡檢機(jī)器人及巡檢方法，通過搭載的高性能的光學(xué)氣體熱像儀，可以將多種常見的危險(xiǎn)氣體以可視化的方式呈現(xiàn)在監(jiān)控視頻中，其靈敏度高，能夠檢測(cè)到微小的氣體泄露現(xiàn)象，從而準(zhǔn)確定位氣體泄露位置；本發(fā)明的危險(xiǎn)氣體檢測(cè)方法，以固定軌跡巡檢方法為基礎(chǔ)，考慮了多種可能出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)障礙物運(yùn)動(dòng)行為，制定了一套適用于廣泛情況下的運(yùn)動(dòng)算法，這種算法運(yùn)算邏輯簡(jiǎn)單，計(jì)算量低，對(duì)控制器的計(jì)算能力和功耗要求低，可以有效節(jié)約硬件成本。在巡檢功能上，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，能夠有效避開以人類為典型的動(dòng)態(tài)障礙物，有效解決了人機(jī)共存環(huán)境下的正常運(yùn)行能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巡檢機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種危險(xiǎn)氣體泄露檢測(cè)巡檢機(jī)器人及巡檢方法。

背景技術(shù)

危險(xiǎn)氣體泄漏可對(duì)人類安全和設(shè)備可靠性造成一系列的危害，尤其在天然氣工業(yè)、化工工廠、沼氣池等方面。危險(xiǎn)氣體主要包括有毒有害氣體(如二氧化硫，一氧化碳等)和易燃易爆氣體(如甲烷等)。這些氣體往往無色無味，其泄露很難被工作人員察覺，因此，危險(xiǎn)氣體檢測(cè)已經(jīng)成為當(dāng)今安全應(yīng)急領(lǐng)域和工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)亟待解決的重要問題之一。

對(duì)于危險(xiǎn)氣體泄漏現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)、正確的判斷很大程度上依賴于準(zhǔn)確的事故現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，這就需要應(yīng)急人員手持便攜式檢測(cè)儀器到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作，然而發(fā)生氣體泄漏的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境變得高危、復(fù)雜，往往使應(yīng)急人員無法接近泄露現(xiàn)場(chǎng)；強(qiáng)行的接入還會(huì)給應(yīng)急人員的生命安全帶來很大的隱患。因此需要一種能夠代替應(yīng)急人員深入到危險(xiǎn)區(qū)域并探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)氣體泄漏情況的技術(shù)手段。

現(xiàn)有的危險(xiǎn)氣體檢測(cè)裝置往往固定在一個(gè)位置，這種裝置有以下缺陷：當(dāng)氣體檢測(cè)裝置檢測(cè)到危險(xiǎn)氣體泄露時(shí)，往往氣體已經(jīng)從泄露源泄露出了大量氣體了，氣體泄露到檢測(cè)裝置位置并被感應(yīng)到時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的氣體泄露程度和濃度已經(jīng)很高了，嚴(yán)重威脅著現(xiàn)場(chǎng)人員的安全。因此，這種裝置在進(jìn)行氣體檢測(cè)時(shí)的時(shí)效性差。提高裝置的布置密度雖然可以一定程度上解決時(shí)效性差的問題，但其裝備安裝數(shù)量龐大，不易維護(hù)且成本呈倍數(shù)增高。

為提高氣體檢測(cè)功能的靈活性，利用機(jī)器人技術(shù)，搭載相關(guān)傳感器并進(jìn)行信息融合時(shí)當(dāng)今科技的發(fā)展方向。智能移動(dòng)巡檢機(jī)器人是一種能夠通過傳感器感知環(huán)境和自身狀態(tài)，通過對(duì)復(fù)雜信息進(jìn)行處理和自身的策略規(guī)劃及控制算法來實(shí)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中的自主行為操作，從而完成規(guī)定任務(wù)的機(jī)器人系統(tǒng)。在進(jìn)行移動(dòng)巡檢機(jī)器人的技術(shù)研究中，機(jī)器人的機(jī)體建模，系統(tǒng)控制方法，傳感器信息處理等技術(shù)是解決危險(xiǎn)環(huán)境檢測(cè)的重要核心和先決條件。現(xiàn)有危險(xiǎn)氣體檢測(cè)功能的相關(guān)機(jī)器人研究還處于初級(jí)階段，主要存在其控制方法環(huán)境適配性較弱，效率不高、環(huán)境檢測(cè)傳感器等技術(shù)單一，功能不完備等技術(shù)問題。

危險(xiǎn)氣體檢測(cè)裝置定點(diǎn)檢測(cè)具有以下缺陷：當(dāng)氣體檢測(cè)裝置檢測(cè)到危險(xiǎn)氣體泄露時(shí)，往往氣體已經(jīng)從泄露源泄露出了大量氣體了，氣體泄露到檢測(cè)裝置位置并被感應(yīng)到時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的氣體泄露程度和濃度已經(jīng)很高了，嚴(yán)重威脅著現(xiàn)場(chǎng)人員的安全。因此，這種裝置在進(jìn)行氣體檢測(cè)時(shí)存在著時(shí)效性差、檢測(cè)精度低等問題。提高裝置的布置密度雖然可以一定程度上解決時(shí)效性差的問題，但其裝備安裝數(shù)量龐大，不易維護(hù)且設(shè)備成本和安裝成本呈倍數(shù)增高。

現(xiàn)有的具有危險(xiǎn)氣體檢測(cè)功能的移動(dòng)機(jī)器人的研究較少，現(xiàn)有傳統(tǒng)的危險(xiǎn)氣體檢測(cè)機(jī)器人的普及率不高，其主要原因：1.采用傳統(tǒng)氣體探測(cè)傳感器，獲取的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息不全面，工作人員僅能探測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)有危險(xiǎn)氣體泄露的情況發(fā)生，而不能鎖定泄露源的情況，因此，普通傳感器的性能大大限制了氣體檢測(cè)機(jī)器人的檢測(cè)性能。2.自主巡檢方法不適合一般環(huán)境，一般來說巡檢機(jī)器人的自主巡檢方法與控制器的性能息息相關(guān)，如今相關(guān)的研究方向主要是向著可靠性強(qiáng)，計(jì)算量小的方向發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種危險(xiǎn)氣體泄露檢測(cè)巡檢機(jī)器人及巡檢方法，能夠檢測(cè)到微小的氣體泄露現(xiàn)象，從而準(zhǔn)確定位氣體泄露位置；并且可以有效節(jié)約硬件成本。

一種危險(xiǎn)氣體泄露檢測(cè)巡檢機(jī)器人，按照設(shè)定的路線進(jìn)行巡檢，包括機(jī)械系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；