基于智能复合机器人的环境监测和检测系统

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单位简介

公司核心技术团队于2019年9月承接应急管理部消防救援局重点项目“典型易燃易爆危化品事故灾害智能取样及分析测试关键技术研究”，在2021年完成项目，其中防爆复合侦检机器人工程样机并获得多个认证、专利和奖项；又于2023年1月承接四川省科技局重点研发项目“基于移动机器人的典型危险环境气体浓度及其地理位置信息关联标定技术装备研发及应用”，目标是完善移动机器人室外导航定位避障功能及气体位置信息关联技术。随着项目进展、结题并逐步进入模拟、实战应用，核心团队和专家组成员相信相关技术和研究成果必将提升国家应急救援和安全生产的自动化、智能化水平，从而减少不必要的人员伤亡和尽可能降低安全事故的发生的概率。

案例概述

在以下公司开展过或正在开展实际场景应用：
1. 北京玻璃钢复合材料有限公司
2.首都机场动力能源有限公司大兴分公司
3. 四川省消防研究所

技术原理

关键技术包括：
·基于防爆设计的电池、底盘、机械臂等上装的集成
·基于多气体、粉尘和热红外等的泄露检测、异常报警
·基于RTK或SLAM的自主导航和多传感器的局部避障
·基于多机器人的协同感知、协同通信、协同控制
·基于WIFI、4G/5G、MESH技术的通信互联
·基于视觉AI的自动读表和异常状态识别
·基于机械臂的自主控制和应急处置功能
·基于数字孪生的可视化平台软件。

适用范围

安全生产和极限环境场景下（包括不限于石油、电力、化工、煤矿、地下管廊等）开展基于自主移动机器人的日常巡检工作, 通过机器人搭载的监测设备对温度、湿度、风速、有害气体（如二氧化碳、臭氧、二氧化氮等）、粉尘、噪音、气体液体泄露、仪表读数等进行实时地动态监测，并将数据传输到中央控制系统。
火灾、易燃易爆气体泄漏、危化品泄漏、核泄露及石油化工安全生产事故、等发生后，可以使用复合机器人系统进入现场，对现场的污染气体、液体和固体进行探测取样分析，从而在保证人员安全的前提下及时获取灾后现场的环境信息。

工艺流程及说明

该机器人系统需要实现自主导航避障、环境/粉尘/气体探测、基于视觉AI的读表/危险动作判定、自动报警、应急处置如土壤/液体采样、堵漏灭火、安全信息交互等功能；整体架构上可拆分为移动机器人平台、多轴机械臂上装、多模态AI监测上装和通信软件服务。产品上依据轮式/履带式，防爆/普通、导航方式、上装类型主要划分成四大系列，即hound，Ex-hound，tracker，Ex-tracker。

主要技术参数

外形尺寸长宽高：1350mm×950mm×1100mm
整机质量: ≤500kg
连续工作时间：典型工况≥3hr
防爆等级：ExdbIIBT4Gb
直线速度：0-5.5km/h可调
爬坡能力：≤30°
越障高度：≥200mm
气体检测 ≥6种
液体取样存储 ≥6路
固体取样存储 ≥6路
防爆旋转云台可以远程显示机器人本体水平360度影像，并可上下各90°采集影像
支持红外热成像仪、噪声监测和粉尘监测等

经济指标

基于保守预算，产品营收预计2024年300万元，2025年达到营收2000万元，2026年营收4000万元并实现首次年度盈利，2027年营收8000万元并实现总投入下的盈利，2028年营收2亿元预计净利润约1500万。

工程示范及应用情况

北京玻璃钢复合材料有限公司：安全日常（危险气体、粉尘等环境气体监测）巡检和应急处置应用，时间2023年12月。
首都机场动力能源有限公司大兴分公司：安全日常巡检（自动读表、气体泄漏等）和应急处置应用，时间2023年12月。
四川省消防研究所：安全日常巡检和应急处置应用，时间2023年8月。

推广前景

从国家战略需求角度来看，在中国人力成本上升、老龄化、劳动力短缺的大背景下，国家相关部门和相关行业规划均大力支持机器人发展，尤其强调了危险恶劣重复性岗位下的机器人替代的必要性；
在技术颠覆性方面，相比人工具有专业性、时效性、经济性优势，颠覆了传统的环境监测和检测方式，开拓了全天候、少人化的环境监测和检测的新模式。

获奖情况

·获2023年5月获得17届北京发明创新大赛银奖
·履带式移动底盘于2022年12月获得防爆合格证认证
·履带式移动底盘于2021年通过北方汽车质量监督检验鉴定试验所认证
·10合1气体在线检测仪器获CNAS认证
·于2023年7月初在成都参展第十九届中国西部国际博览会
·申请发明专利2项，授权实用新型专利4项、软件著作权3项、外观专利1项·