FlyabilitySA 无人机
现实中,几乎所有的行业都或多或少的面临封闭空间检测监控的需要。更严格的法规,HSE规范条例和资产的运行老化都需要企业越来越频繁,更彻底和更复杂地检测筒仓,油罐,下水道,管道,通道竖井,烟囱,锅炉,人孔或地下电缆廊等等区域。
在密闭空间内工作通常会带来以下风险:
1.工人呼吸的氧气量不足或接触窒息物
2.接触危险化学或生物物质
3.火灾或爆炸的危险
4.“机械”危害:设备的移动部件,结构危险,吞没,缠结,滑倒,坠落,倒塌或坠落的碎片
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减低以上风险,相关的安全防护措施的成本非常高。譬如防护器械,安全构架,相关进入许可申请审理产生的行政成本,以及额外作业人员成本。很多情况下,额外的一个工作人员需要在入口附近以确保入口通畅以保证在内部工作人员的安全。
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最后,基础设施不能正常工作的代价是非常昂贵的。进入狭小密闭空间的准备以及设置可能的访问方法(如脚手架)所需的时间通常就会带来数万美元的资产损耗。
在与发电,石油和天然气,水管理,海运和化工领域大量工业企业的交流中,我们发现他们正在积极寻找新的解决方案,以取代危险,慢速和昂贵的人工实地视觉检测。
封闭空间检测的现有解决方案?
再近期的调研中,许多设计工作都在寻求尽量地压缩人工进入空间检测的需要,然而在大多数情况下,人工实地检测还是无法被完全取代。
DIY或工业化的“杆子上的照相机”,或从受限空间顶部用线降下的照相机操作有时被视为是一种非常经济高效的解决方法,无需人工进入即可获取图像。然而,这些方法仅限于少部分的简单直线的操作空间,超出单一维度的运动访问仍然无法实现。
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“爬行式”机器人是检查形状规则的长形空间(如管道和导管)的首选工具。通常通过提供动力和数据链接的系绳连接到外部世界,它们可以没有时间限制地在管道内的几百米处进行实时检测。但是,它们往往只适用于没有明显障碍物,T形接头或管道直径变化较大的空间情况,例如水库。
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其他值得注意的开发项目还有“蛇”机器人,它们能够通过人孔进入并在罐内运行,在离进入孔足够近的区域,“蛇”机器人的覆盖率几乎是百分之百;这种系统的缺点是其重量和占地面积很大。目前这些系统大多处于原型阶段,大型的使用案例还没有被发现。
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最后,其他定制机器人系统(如“攀爬者”)机器人利用磁铁在垂直金属表面运动,从而能够在受限空间内部金属面上自由“行走”,但是前提条件是空间没有明显阻碍移动的锐角。尽管已经开发了一些这种“攀爬者”的微型版本,但大多数这类机器人通常是沉重且昂贵的设备。
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无人机案例
无人机或无人驾驶飞行器(UAV)用于室内,并且还是在一个受限且复杂的空间中听起来有点天方夜谭的味道。因为大多数为人熟知的无人机使用案例都是在广阔的空间,目的是需要覆盖大面积的区域,例如农业或电力线路检查。
然而,无人机比其他移动机器人具有更多的优势:多功能性。它在三维内的灵活机动性几乎保证了无人机从任何角度出发都能到达所有区域,无论所处环境的形状,材料和几何构造如何。
这种多功能性还使用户能够利用其在工厂内执行多项任务,大大缩短了投资回报的时间。另外,这些多功能无人机通常可以批量生产,也使得它的价格往往比定制地面机器人便宜。
然而,在室内使用无人机需要解决一个主要问题:碰撞风险。实际上,飞行中的碰撞是所有无人机操作者的噩梦,因为仅一次接触碰撞就可能导致无人机坠毁并失去飞行能力。即使是操作达人也不能保证无人机在复杂的有限空间内不与任何障碍物接触,更何况当飞行轨迹在操作者视线之外。无人机在室内飞行还面临多种其他挑战:狭小封闭空间可能产生的气流不稳,存在粉尘,信号传输超出视线范围,完全漆黑环境或者存在反射表面从而导致的图像质量低下等等情况。
我们通过观察昆虫来找寻解决问题的方法:那就是通过利用障碍物而非躲避它们的办法让无人机更有效的在室内飞行。想想家蝇是通过一扇敞开的窗户找到出路的。通过特定的飞行算法和包括外笼与无人机本身之间的碳纤维解耦系统的机械设计,我们的Elios无人机可以在不受扰动的情况下容忍飞行中的任何碰撞。此外,这款专为密闭空间检测而设计的无人机,其照明和传输系统的也为适应这种特殊环境做了相关的设计。
这种独特的能力赢得了全球超过300家公司的信任,这些公司正在使用Elios在密闭空间内进行室内视觉和热学检查,而不再是派遣工作人员进入锅炉,下水道,烟囱或水箱等环境。
使用无人机仍然存在一个重要的限制因素:它们可承载的重量受其尺寸的限制,而且只有小型设备(例如,Elios直径只有40厘米)可方便地用于狭小密闭空间。这意味着他们无法携带沉重的传感器,但完全能够嵌入相机和热像仪。
前景:未来10年的展望
通过机器人解决方案降低与封闭空间检测相关的成本和风险。为了进一步降低紧急关闭或事故的风险,预计这些检测将更频繁地进行。我们预计到2025年,人工将不在需要进入密闭空间进行检测。
更舒适,更频繁地收集数据将有助于预测性维护和产业数字化。
 
无人机将采取机器自动化的方向,无需任何操作者的干预即可收集数据。采集到的数据将被导入三维模型中进行分析,以实现自动识别问题并及时通知产业运营人员。
虽然机器人技术日益增多带来的社会和经济挑战是多种多样的,但他们在危险,沉闷和肮脏的环境中替代我们人类的能力绝对是我们期待的!
 
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