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高科技“內窺”管道機器人
2010年夏末,美國加州圣布魯諾的燃氣管道爆炸,大火摧毀了數十個家庭,造成8人遇難,消防員奮戰12小時才得以控制火勢。這次事件引發了對管道檢測技術的特別關注,而這本是燃氣產業的軟肋。
在美國210萬公里的燃氣管道中,六成是1970年前鋪設的,更有些可追溯到1929-1933年的大蕭條時期。“七老八十”,腐蝕難免;又不可能全部換掉,要知道其中三分之一更是“不可開挖”的。對管道進行檢查變得日益迫切。
維修人員曾采用“智能化管道檢測儀表”(英文頭字母是PIG,被戲稱為“豬”)來發現銹蝕、接縫強度不夠、管壁變薄等狀況,評估管道的狀況。因為PIG在管道中是靠著氣體的流動推著走的,控制起來挑戰性。“想讓它停留在地點,就像讓你用吸管推動一個棒球,十分困難。”
卡內基梅隆大學的機器人專家哈根·謝姆豐和同事們抓住了這個不容錯過的機遇,他們從上世紀末開始研究,為使用中的燃氣管道創制更完善的檢測設備。該團隊推出了長2.4米、重30公斤的無線遙控機器人“探索II號”,zui近在賓夕法尼亞州的試驗中成功通過了蜿蜒曲折600米、老PIG不能潛入的復雜管道。
“探索II號”的主要檢測手段,是以2個小型的動態電磁感應線圈在管道中創建一個磁場,機器人實時測量磁場的輕微變化。這種變化提示著管道壁厚度的差異,這可能是腐蝕或接縫破損的跡象,甚至是爆炸隱患。電磁感應也使操作人員能檢測到機器人的位置,在系統一旦失效時能將其找回。
它在兩端各安裝了一個魚眼攝像頭,視野角度達到190度,能持續不斷地采集視頻數據,就像一路為管道做“內窺鏡”檢查。數據送出達300米外,幫助確定管道損壞的位置。同時,這也彌補了傳統PIG因無法瀏覽而不能處理急轉彎的缺陷。
機器人是自主控制的,由機載的兩個32位神經中樞負責指揮,中樞管理著機器人的基本功能,包括行進轉向、視頻處理、腿的伸縮,以及無線通訊。“探索II號”身材苗條,能擠進6英寸直徑的狹窄管道;“串香腸”式的分段身體,以及能朝任何方向轉足90度的關節,使它能靈活地曲折拐彎。15條腿中有6條裝有可伸展和收縮的驅動輪,輪子由摩擦系數頗高的聚氨酯制成,它們與管道壁接觸,讓機器人有足夠的牽引力爬坡,甚(文章來源環球聚氨酯網)至能爬上垂直的管道。
它的頭尾各裝有一個拳頭大小的無刷電機,驅動機器人在管道內移動,不再依賴于氣流的推動。驅動能量則來自鋰聚合物電池,一次充電能工作8小時,巡航數公里長的管道。這是很重要的,因為燃氣管道動輒長數千公里,并需要年年檢查,工作量夠大的。按規劃一位員工配備“探索II號”,每天可檢查3公里管道。
該機器人現在在加拿大燃氣公司進行商業化試驗。
來源:新民晚報
在美國210萬公里的燃氣管道中,六成是1970年前鋪設的,更有些可追溯到1929-1933年的大蕭條時期。“七老八十”,腐蝕難免;又不可能全部換掉,要知道其中三分之一更是“不可開挖”的。對管道進行檢查變得日益迫切。
維修人員曾采用“智能化管道檢測儀表”(英文頭字母是PIG,被戲稱為“豬”)來發現銹蝕、接縫強度不夠、管壁變薄等狀況,評估管道的狀況。因為PIG在管道中是靠著氣體的流動推著走的,控制起來挑戰性。“想讓它停留在地點,就像讓你用吸管推動一個棒球,十分困難。”
卡內基梅隆大學的機器人專家哈根·謝姆豐和同事們抓住了這個不容錯過的機遇,他們從上世紀末開始研究,為使用中的燃氣管道創制更完善的檢測設備。該團隊推出了長2.4米、重30公斤的無線遙控機器人“探索II號”,zui近在賓夕法尼亞州的試驗中成功通過了蜿蜒曲折600米、老PIG不能潛入的復雜管道。
“探索II號”的主要檢測手段,是以2個小型的動態電磁感應線圈在管道中創建一個磁場,機器人實時測量磁場的輕微變化。這種變化提示著管道壁厚度的差異,這可能是腐蝕或接縫破損的跡象,甚至是爆炸隱患。電磁感應也使操作人員能檢測到機器人的位置,在系統一旦失效時能將其找回。
它在兩端各安裝了一個魚眼攝像頭,視野角度達到190度,能持續不斷地采集視頻數據,就像一路為管道做“內窺鏡”檢查。數據送出達300米外,幫助確定管道損壞的位置。同時,這也彌補了傳統PIG因無法瀏覽而不能處理急轉彎的缺陷。
機器人是自主控制的,由機載的兩個32位神經中樞負責指揮,中樞管理著機器人的基本功能,包括行進轉向、視頻處理、腿的伸縮,以及無線通訊。“探索II號”身材苗條,能擠進6英寸直徑的狹窄管道;“串香腸”式的分段身體,以及能朝任何方向轉足90度的關節,使它能靈活地曲折拐彎。15條腿中有6條裝有可伸展和收縮的驅動輪,輪子由摩擦系數頗高的聚氨酯制成,它們與管道壁接觸,讓機器人有足夠的牽引力爬坡,甚(文章來源環球聚氨酯網)至能爬上垂直的管道。
它的頭尾各裝有一個拳頭大小的無刷電機,驅動機器人在管道內移動,不再依賴于氣流的推動。驅動能量則來自鋰聚合物電池,一次充電能工作8小時,巡航數公里長的管道。這是很重要的,因為燃氣管道動輒長數千公里,并需要年年檢查,工作量夠大的。按規劃一位員工配備“探索II號”,每天可檢查3公里管道。
該機器人現在在加拿大燃氣公司進行商業化試驗。
來源:新民晚報
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