嚴(yán)正罡，甄軍平

（中國民用航空總局第二研究所，成都 610041）

0 引言

近年來，得益于人工智能、大數(shù)據(jù)、5G、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，全球機(jī)器人市場(chǎng)增長迅速，根據(jù)中國電子學(xué)會(huì)發(fā)布的《中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2021》統(tǒng)計(jì)，2021年全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到335.8億美元，2016—2021年平均增長率為11.5%。根據(jù)學(xué)會(huì)劃分的工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人三類機(jī)器人來看，隨著全球地區(qū)局勢(shì)復(fù)雜、極端天氣頻發(fā)等問題日益凸顯，在軍事應(yīng)用、治安維護(hù)、搶險(xiǎn)救災(zāi)、水下勘探、高空作業(yè)等場(chǎng)景中，特種機(jī)器人可以部分、甚至全部替代人工作業(yè)，在安全性、時(shí)效性、質(zhì)量性等方面有效滿足需求。此外，隨著激光傳感器、無人駕駛、衛(wèi)星遙感、5G通信技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，顯著提升了機(jī)器人的靈活性與魯棒性。預(yù)計(jì)到2023年，服務(wù)型機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)99億美元以上，如圖1所示。

圖1 2021?年全球機(jī)器人市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

我國目前正從勞動(dòng)密集型向現(xiàn)代化制造業(yè)方向發(fā)展，振興制造業(yè)、實(shí)現(xiàn)工業(yè)化是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要任務(wù)，伴隨國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步、勞動(dòng)力成本的不斷上升，國家在生產(chǎn)手段機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化、信息化方面的政策不斷傾斜。中央印發(fā)的《巡檢機(jī)器人行業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確要求到2020年巡檢機(jī)器人行業(yè)將增加30%，各地相繼出臺(tái)了地方政策提高行業(yè)滲透率，巡檢機(jī)器人行業(yè)因此成為政策紅利市場(chǎng)，得到快速發(fā)展的保障。

1 巡檢機(jī)器人概述

特種機(jī)器人最早是專門為特殊領(lǐng)域的工作環(huán)境設(shè)計(jì)的專業(yè)服務(wù)機(jī)器人，這些領(lǐng)域往往因?yàn)槿斯ぷ鳂I(yè)環(huán)境惡劣且具有危險(xiǎn)性，因此對(duì)機(jī)器人具有剛性需求。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，特種機(jī)器人范圍不斷擴(kuò)充，巡檢機(jī)器人就屬于特種機(jī)器人范疇。傳統(tǒng)巡檢主要依賴人工作業(yè)的方式，具備比較明顯的痛點(diǎn)：①對(duì)工作人員專業(yè)水平要求高，巡檢數(shù)據(jù)主觀性強(qiáng)。②巡檢手段單一，效率較低。③受環(huán)境天氣影響，很難做到應(yīng)檢盡檢。④人力成本高。

這些問題導(dǎo)致傳統(tǒng)巡檢手段逐漸無法滿足準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、高頻的巡檢需求。巡檢機(jī)器人既具有較好的機(jī)動(dòng)性與準(zhǔn)確性，也能克服人工巡檢中存在的缺陷與不足，因此具有廣闊的市場(chǎng)前景。

巡檢機(jī)器人基于部署的傳感器對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行感知和信息采集，再將采集到信息進(jìn)行融合、處理實(shí)現(xiàn)決策，最后執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，如圖2所示。

圖2 巡檢機(jī)器人工作模式

根據(jù)工作環(huán)境的不同，巡檢機(jī)器人可以可以分為地面、空中、水下三種類型。不同類型之間搭載的設(shè)備、工作的方式和續(xù)航時(shí)間都各不相同，從而滿足不同行業(yè)的細(xì)分需求。

地面巡檢機(jī)器人可以分為無軌類與有軌類，如圖3所示。無軌巡檢機(jī)器人預(yù)先對(duì)復(fù)雜環(huán)境地圖進(jìn)行了搭建，實(shí)現(xiàn)高精度實(shí)時(shí)定位與導(dǎo)航。通過搭載的聲、光傳感器對(duì)劃定區(qū)域進(jìn)行巡檢，一般用于室外設(shè)備巡檢和室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境巡檢，如電力配電室、機(jī)房等。

圖3 地面巡檢機(jī)器人

有軌巡檢機(jī)器人采用軌道移動(dòng)的方式，搭載攝像機(jī)、紅外成像儀等設(shè)備，一般主要是對(duì)地上鐵路、軌道交通和地下通道資源等內(nèi)部環(huán)境封閉、人工難以全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控的環(huán)境進(jìn)行巡檢。

空中巡檢一般采用無人機(jī)設(shè)備，通過無線電遠(yuǎn)程遙控?zé)o人機(jī)進(jìn)行作業(yè)，如圖4所示。無人機(jī)一般載有云臺(tái)相機(jī)、可見光相機(jī)和圖傳系統(tǒng)，可以完成復(fù)雜的空中任務(wù)，對(duì)指定區(qū)域做到大范圍、無遮蔽、無盲區(qū)巡檢，實(shí)現(xiàn)高空間利用率、高安全系數(shù)，主要應(yīng)用在電力輸電線巡檢、城市治安巡檢等場(chǎng)景。

圖4 無人機(jī)設(shè)備

水下巡檢機(jī)器人主要解決人體無法長時(shí)間在水下作業(yè)的問題，降低人工巡查難度，提高檢測(cè)效率和監(jiān)測(cè)范圍。機(jī)器人一般搭載有聲納、攝像機(jī)、機(jī)械臂和定位裝置，如圖5所示，應(yīng)用在水電站巡檢、科考探索等領(lǐng)域。

圖5 水下巡檢機(jī)器人

2 巡檢機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景

當(dāng)前階段，巡檢機(jī)器人業(yè)務(wù)得到規(guī)模性推廣研究和應(yīng)用的主要是電力巡檢與鐵路巡檢，機(jī)場(chǎng)作為巡檢業(yè)務(wù)剛需場(chǎng)景，是巡檢機(jī)器人的潛在市場(chǎng)。其他包括安防巡檢、交通巡檢、校園巡檢等，但規(guī)模相對(duì)較小。

2.1 電力巡檢機(jī)器人

智能電網(wǎng)建設(shè)與增強(qiáng)供電可靠性已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略，電力系統(tǒng)是對(duì)巡檢機(jī)器人剛性需求最強(qiáng)的行業(yè)，也是支撐巡檢機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的最大市場(chǎng)，潛在規(guī)模在千億元級(jí)別。

國外對(duì)電力巡檢機(jī)器人的研究開展得較早，1980年日本就開始將移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用于變電站中，通過采用磁導(dǎo)航方式和搭載紅外熱像儀，對(duì)154 kV—275 kV變電站的設(shè)備致熱缺陷進(jìn)行檢測(cè)；1988年，Sawada教授團(tuán)隊(duì)研制出的架空地線巡線機(jī)器人，能夠在巡檢電線過程中跨越障礙物，遇到桿塔時(shí)也能通過機(jī)械臂構(gòu)成導(dǎo)軌，將主體滑動(dòng)到桿塔另一側(cè)，不需要人工變向；1989年，美國TRC研發(fā)的巡線機(jī)器人樣機(jī)，可以通過視覺設(shè)備檢測(cè)絕緣子、電暈損耗及接頭、結(jié)合點(diǎn)等，當(dāng)檢測(cè)到線路故障時(shí)，機(jī)器人會(huì)先進(jìn)行預(yù)處理，再將數(shù)據(jù)發(fā)送給工作人員；2008年，美國電力研究院設(shè)計(jì)了一種面向?qū)嶋H應(yīng)用場(chǎng)景的巡檢機(jī)器人“TI”，通過采用新型設(shè)計(jì)的輪爪機(jī)構(gòu)，機(jī)器人能夠快速通過多種障礙物，搭載的可見光攝像頭和紅外成像儀能夠進(jìn)行故障檢測(cè)。2013年，加拿大研制出了一種采用GPS定位得可操作的檢測(cè)機(jī)器人，可以在735 kV變電站實(shí)現(xiàn)視覺和紅外檢測(cè)，并能遠(yuǎn)程控制開關(guān)；新西蘭研制的電力巡檢機(jī)器人還具備雙向語音交互以及激光避障功能。

國內(nèi)對(duì)電力巡檢機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)90年代，主要由中科院、武漢大學(xué)等單位牽頭開展研究。中科院沈陽自動(dòng)化研究所研制開發(fā)的“AApe”機(jī)器人系統(tǒng)，能夠解決500 kV超高電壓環(huán)境下的機(jī)器人自主控制、數(shù)據(jù)圖像傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)，目前以及再多地電力公司單位推廣應(yīng)用；國家電網(wǎng)公司于2002年成立了電力機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，主要開展電力機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)研究，2004年研制成功了第一臺(tái)功能樣機(jī)。在國家項(xiàng)目與多方支持下，我國電力機(jī)器人技術(shù)研發(fā)后來居上，已經(jīng)成為行業(yè)主要引導(dǎo)，在市場(chǎng)應(yīng)用和推廣規(guī)模上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他國家。目前電力巡檢機(jī)器人主要包含輸電線巡檢、變電站巡檢、配電所巡檢和隧道巡檢四項(xiàng)業(yè)務(wù)，國內(nèi)電力智能化水平較高的省份主要集中在江浙、上海、湖北等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，行業(yè)技術(shù)廠商也相對(duì)集中在這些省份。

國內(nèi)電力巡檢機(jī)器人行業(yè)的蓬勃發(fā)展離不開國家政策與方針的支持。2019年國家電網(wǎng)提出“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)電網(wǎng)智能化、物聯(lián)化，其中無人化運(yùn)維作為智能電網(wǎng)的重要部分，使巡檢機(jī)器人行業(yè)持續(xù)收益。未來電力巡檢機(jī)器人的發(fā)展方向?qū)⑹窃谝延袠I(yè)務(wù)基礎(chǔ)上做到自動(dòng)化、信息化與數(shù)字化水平的提升，通過5G通信的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)做到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的同步獲取，同時(shí)借助人工智能、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)提高機(jī)器人自主分析能力，真正實(shí)現(xiàn)智能化。

2.2 鐵路軌道巡檢機(jī)器人

鐵路軌道長期被列車摩擦、沖擊，這種環(huán)境下會(huì)導(dǎo)致軌道功能的退化和損壞，如尺寸變化、鋼軌磨損、斷裂、固件松動(dòng)等。此外，列車也會(huì)對(duì)經(jīng)過的隧道產(chǎn)生結(jié)構(gòu)侵蝕危害，導(dǎo)致隧道表層裂縫、脫落、變形等病害，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處置，會(huì)嚴(yán)重影響行車安全。傳統(tǒng)鐵道巡檢運(yùn)維單位一般采用的手段包括專用檢測(cè)車輛、固定傳感器和人工檢查。專用檢測(cè)車檢查效率高，漏檢點(diǎn)少，但整車成本較高，而且不能行駛一些特殊地形，一般用于軌道平整度檢查；固定傳感器需要提前在檢查區(qū)域布設(shè)，可以滿足對(duì)局部高風(fēng)險(xiǎn)、高復(fù)雜區(qū)域，如橋梁、站點(diǎn)、隧道口等進(jìn)行全天監(jiān)測(cè)，但覆蓋整條軌道的難度和成本很高；人工檢查依賴工作人員手持設(shè)備進(jìn)行巡檢，效率較低、漏檢誤檢壓力大，而且工作風(fēng)險(xiǎn)高。

伴隨鐵路事業(yè)迅速發(fā)展，機(jī)器人作為一種新的鐵路軌道巡檢方式，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)巡檢手段的不足。軌道鐵路巡檢機(jī)器人一般搭載有光學(xué)攝像頭、紅外成像儀、雷達(dá)、溫度、濕度、氣體傳感器和中控機(jī)等，具有圖像采集、環(huán)境感知和信息傳輸?shù)裙δ堋?/p>

國際上，德國AUTENCH AG公司研制了能夠在鋼軌上自主行駛的機(jī)器人，通過對(duì)鋼軌間距、平整度進(jìn)行測(cè)量，反饋軌道安全信息；意大利LOCCIONI公司研制的巡檢機(jī)器人可以以5 km/h速度對(duì)軌道尺寸進(jìn)行測(cè)量。日本和韓國目前在隧道裂縫光學(xué)檢測(cè)方面居于領(lǐng)先地位，日本研制的基于圖像處理的隧道檢測(cè)車，可以檢測(cè)到最小寬度為0.2 mm的裂縫，并已成功投入應(yīng)用；韓國研究者設(shè)計(jì)的移動(dòng)平臺(tái)機(jī)器人，優(yōu)化了相機(jī)取景范圍與測(cè)量精度，在移動(dòng)巡檢過程中可以始終保證畫面的清晰度并測(cè)量裂縫長度、寬度與角度等。

我國20世紀(jì)90年代末期才開始對(duì)軌道巡檢機(jī)器人開展系統(tǒng)研究，2010年后國內(nèi)一些企業(yè)在相繼推出了商用級(jí)產(chǎn)品。浙江國自機(jī)器人開發(fā)的掛軌式機(jī)器人，采用懸掛式軌道移動(dòng)方式，可以在空中取得小遮擋、寬角度視場(chǎng)，適合狹小工作環(huán)境；合肥信同公司研制的軌道式巡檢機(jī)器人，可以監(jiān)控物體溫度變化并動(dòng)態(tài)分析預(yù)警，通過電力載波技術(shù)可以免去為機(jī)器人充電的過程；深圳朗馳欣創(chuàng)公司研制的管廊軌道式巡檢機(jī)器人配備了高精度陀螺儀，能夠繪制三維運(yùn)行軌跡，搭載的傳感器可以對(duì)管道表面進(jìn)行檢測(cè)；上海同巖科技研發(fā)的隧道檢查車結(jié)合了相機(jī)和激光傳感器，可以以60 km/h速度進(jìn)行隧道表面缺陷檢測(cè)。國內(nèi)其他大學(xué)對(duì)光學(xué)手段檢測(cè)隧道裂縫進(jìn)行的研究也已經(jīng)取得了一定突破。

鐵路軌道巡檢環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，巡檢設(shè)備需要具備極高的安全性和可靠性保障，完全避免機(jī)器人對(duì)線路運(yùn)營安全的影響是推廣應(yīng)用的關(guān)鍵前提。模塊化、高適應(yīng)性的機(jī)器人是目前鐵路軌道巡檢機(jī)器人研究的一個(gè)方向，一方面，通過傳感器模塊化設(shè)計(jì)增加靈活性，實(shí)現(xiàn)不同的檢測(cè)功能，適應(yīng)不同的線路檢測(cè)環(huán)境，避免搭載傳感器冗余導(dǎo)致的續(xù)航問題。另一方面，高強(qiáng)度、高質(zhì)量的底盤設(shè)計(jì)有助于提升機(jī)器人的魯棒性和對(duì)惡劣工作環(huán)境的容忍性，保證運(yùn)行的穩(wěn)定。除此以外，基于自主駕駛、邊緣計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)和車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的、更智能化的鐵路軌道巡檢機(jī)器人也是未來的發(fā)展趨勢(shì)，隨著關(guān)鍵技術(shù)的不斷發(fā)展、應(yīng)用和融合，現(xiàn)有產(chǎn)品不斷的更迭和改進(jìn)，鐵路巡檢機(jī)器人將擁有更廣闊的應(yīng)用前景。

2.3 機(jī)場(chǎng)跑道巡檢機(jī)器人

機(jī)場(chǎng)跑道異物（foreign object debris，F(xiàn)OD）指的是在機(jī)場(chǎng)跑道區(qū)域內(nèi)影響飛行器正常起降的異物，小到一顆螺釘，一粒碎石都可能對(duì)機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。目前國內(nèi)FOD巡檢主要依賴人工作業(yè)的方式，這種方式需要在夜間機(jī)場(chǎng)關(guān)閉的時(shí)候才能進(jìn)行，容易出現(xiàn)跑道巡檢不完整、漏檢等問題，可靠性較差。國外部分機(jī)場(chǎng)采用了雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但需要預(yù)先布設(shè)雷達(dá)裝置，同時(shí)雷達(dá)主動(dòng)輻射的電磁信號(hào)也會(huì)有影響飛行器電磁環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。

目前機(jī)場(chǎng)對(duì)巡檢機(jī)器人的應(yīng)用率還較低，主要是巡檢性能與整體成本之間、續(xù)航性能與巡檢效率之間的矛盾制約了大規(guī)模推廣。重慶交通大學(xué)的鄭浪提出了具備異物識(shí)別功能的跑道除障機(jī)器人設(shè)計(jì)，能夠通過算法訓(xùn)練對(duì)常見道面異物進(jìn)行識(shí)別和收集，但是受限于機(jī)器人功率和單一傳感器功能，除障效率較低，移動(dòng)精確度也有待提升；天津工業(yè)大學(xué)的張亮等人提出的模塊化跑道巡檢機(jī)器人，加裝了通信系統(tǒng)和機(jī)械臂控制系統(tǒng)，通過WiFi與遠(yuǎn)程PC實(shí)現(xiàn)連接，機(jī)器人將實(shí)時(shí)巡檢畫面發(fā)送回PC機(jī)，PC機(jī)再發(fā)送指令實(shí)現(xiàn)機(jī)器人控制和異物收集。這種面向商用的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，提升了機(jī)器人的續(xù)航能力，但要求巡檢區(qū)域完全覆蓋WiFi信號(hào)，而且仍然依賴人工干預(yù)，智能化水平較低；南京理工大學(xué)郭健等人提出的巡檢系統(tǒng)，包含一組三個(gè)功能不同的機(jī)器人和巡檢軌道，不僅能夠檢測(cè)跑道異物和常見病害，同時(shí)還具有巡界功能，搭載的激光發(fā)射儀、驅(qū)鳥器能夠擊落無人機(jī)、熱氣球和驅(qū)趕鳥類，機(jī)器人采用視覺定位和GPS定位相結(jié)合的方式確定異物與機(jī)器人的相對(duì)位置。巡檢系統(tǒng)能夠覆蓋機(jī)場(chǎng)對(duì)跑道、周界的簡單巡檢需求，但依然需要布設(shè)AP基站實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，同時(shí)機(jī)器人加載的傳感器大多依靠視覺，難以深度分析跑道病害。

相比鐵路、隧道、電力巡檢環(huán)境，機(jī)場(chǎng)跑道較為平整空曠，環(huán)境復(fù)雜度較低，因此對(duì)巡檢機(jī)器人底盤要求相對(duì)不高，需求主要集中在功能指標(biāo)上。總結(jié)來看，機(jī)場(chǎng)跑道機(jī)器人應(yīng)該具備：

（1）能夠搭建高精度傳感器工作環(huán)境，機(jī)場(chǎng)跑道除了可見的異物，還有很多病害是隱藏于跑道之下的，因此搭載探地雷達(dá)、線陣相機(jī)等設(shè)備十分必要。

（2）能夠在多種天氣環(huán)境下工作，跑道巡檢工作一般集中在夜晚，僅依靠光學(xué)傳感器無法獲得較好的巡檢效果?；诩t外、雷達(dá)和超聲等多種傳感器的綜合解決方案是保證巡檢質(zhì)量的前提。

（3）具備通過通信基站實(shí)現(xiàn)控制的能力，特別是隨著5G技術(shù)的規(guī)模性推廣商用，布設(shè)通信基站的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性比布設(shè)AP基站的更高，機(jī)器人平臺(tái)通過公網(wǎng)傳輸?shù)胶蠖薖C機(jī)并實(shí)現(xiàn)交互是未來的趨勢(shì)。

（4）具備更高的高續(xù)航能力，機(jī)場(chǎng)一次巡檢的區(qū)域一般較大，因此對(duì)機(jī)器人續(xù)航能力是很大的考驗(yàn)。大容量電池電源會(huì)占據(jù)更大的空間體積，壓縮傳感器搭載環(huán)境?；谔柲茈姵匕宓臒o線能量獲取方法使機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)邊工作邊充電，是業(yè)界正在研究的高續(xù)航技術(shù)之一，但目前太陽能電池發(fā)電效率還太低，而且受天氣影響較大。

綜上，目前的巡檢機(jī)器人很難完全滿足機(jī)場(chǎng)跑道巡檢的實(shí)際需求，但隨著民航“十四五”規(guī)劃對(duì)建設(shè)“智慧機(jī)場(chǎng)”的布局，相關(guān)政策的扶持和傾斜將可能讓機(jī)場(chǎng)成為下一個(gè)巡檢機(jī)器人規(guī)模性推廣應(yīng)用的市場(chǎng)。

3 巡檢機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)

雖然不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ρ矙z機(jī)器人功能、性能上有不同側(cè)重和要求，但差異性中也存在業(yè)界對(duì)新技術(shù)、新體制巡檢機(jī)器人的普遍性關(guān)注?？偨Y(jié)來看，巡檢機(jī)器人有待突破的關(guān)鍵技術(shù)也是目前特種機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)：

3.1 輕量化、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)研究

當(dāng)前巡航機(jī)器人大部分結(jié)構(gòu)以結(jié)構(gòu)鋼、鋁為主，存在體積大、笨重等問題，一定程度上影響了機(jī)器人負(fù)載能力和續(xù)航時(shí)間。伴隨材料科學(xué)的蓬勃發(fā)展，復(fù)合材料已經(jīng)成為替代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的理想之選。以飛行器為例，空客A350上的復(fù)合材料占比高達(dá)53%，已經(jīng)從最初的非承力構(gòu)件變成了次承力甚至主承力構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)了減重增強(qiáng)的目的。輕量化機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利于降低驅(qū)動(dòng)負(fù)擔(dān)，提高機(jī)器人負(fù)載能力與續(xù)航能力。

3.2 人工智能技術(shù)

當(dāng)前巡檢機(jī)器人仍然以遠(yuǎn)程人工操作為主，需要操作員發(fā)送指令協(xié)助機(jī)器人完成相關(guān)動(dòng)作。人工智能技術(shù)的融合是機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，也是巡檢機(jī)器人智能化的關(guān)鍵指標(biāo)。通過大量障礙物、異物、環(huán)境圖片的訓(xùn)練，巡檢機(jī)器人可以在工作過程中智能識(shí)別到障礙物并完成避障，識(shí)別到異物進(jìn)行取樣拍照上傳，識(shí)別到入侵進(jìn)行預(yù)警處理等功能，做到完全自主控制，實(shí)現(xiàn)巡檢業(yè)務(wù)少人化、無人化。

3.3 多傳感器融合技術(shù)

單一傳感器很難適應(yīng)所有巡檢環(huán)境，因此巡檢機(jī)器人搭載的傳感器一般包括光學(xué)相機(jī)、毫米波雷達(dá)和超聲波設(shè)備，其中光學(xué)設(shè)備容易受環(huán)境影響，尤其是在夜間或在能見度較低的情況下很難完成巡檢任務(wù)，而雷達(dá)設(shè)備對(duì)異物監(jiān)測(cè)不夠直觀，無法有效區(qū)分異物類型。基于多傳感器融合技術(shù)的巡檢機(jī)器人可以利用不同傳感器數(shù)據(jù)互補(bǔ)對(duì)照，做到巡檢常態(tài)化、全天化與可視化，是提高巡檢性能和準(zhǔn)確率的有效手段。

3.4 綜合導(dǎo)航定位技術(shù)

目前部分巡檢機(jī)器人已經(jīng)具備按劃分區(qū)域、劃分路徑巡檢的能力，這需要機(jī)器人在巡檢過程中能夠?qū)崟r(shí)得到自己的定位數(shù)據(jù)才能規(guī)劃導(dǎo)航路線。常見的導(dǎo)航定位技術(shù)包括GPS定位導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航等，對(duì)于電力巡檢機(jī)器人來說，其工作環(huán)境分布有強(qiáng)電磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)定位造成嚴(yán)重干擾，一般定位傳感器不能正常工作，因此電力巡檢機(jī)器人通過加裝電磁傳感器感應(yīng)輸電線路進(jìn)行導(dǎo)航，但是需要安裝的傳感器數(shù)目較多，造成成本高等問題；視覺導(dǎo)航依靠灰度圖像與熱成像感知環(huán)境，對(duì)環(huán)境變換較為敏感。基于多種導(dǎo)航定位技術(shù)融合的綜合導(dǎo)航定位技術(shù)是巡檢機(jī)器人穩(wěn)定正常工作的保證，也是實(shí)現(xiàn)無人巡檢的基礎(chǔ)。

3.5 續(xù)航技術(shù)

巡檢機(jī)器人一般采用電池載荷供電，考慮到搭載的傳感器設(shè)備與電池大小，續(xù)航時(shí)間都普遍短，無法滿足長時(shí)間、高效率的工作需求。如何提升續(xù)航能力是業(yè)界普遍關(guān)注和迫切需要解決的問題，也是巡檢機(jī)器人大規(guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素。無線能量獲取是可行的途徑之一，通過在機(jī)器人底盤布置線圈，在巡檢道路上鋪設(shè)充電裝置，可以讓機(jī)器人在巡檢過程中補(bǔ)充電能，實(shí)現(xiàn)續(xù)航提升，但這種技術(shù)還不完全成熟，一方面是感應(yīng)獲取的充電功率較小，另一方面需要對(duì)地面進(jìn)行改造，增加了推廣成本，還需要進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)語

隨著新興應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)涌現(xiàn)，應(yīng)用場(chǎng)景不斷下沉，特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模增速穩(wěn)定。巡檢機(jī)器人作為其中一個(gè)重要組成部分，行業(yè)不再局限于本體的靈活度和自動(dòng)化，而是對(duì)智能化、互聯(lián)化提出了更高要求，技術(shù)創(chuàng)新也圍繞人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等方向展開。隨著我國特種機(jī)器人自主研發(fā)能力不斷突破，電力巡檢與鐵路軌道巡檢兩大領(lǐng)域?qū)⒂辛χ窝矙z機(jī)器人在其他行業(yè)的推廣應(yīng)用，通過共性需求研制標(biāo)準(zhǔn)化通用產(chǎn)品。機(jī)場(chǎng)作為下一個(gè)潛在的巡檢機(jī)器人市場(chǎng)，目前還缺少系統(tǒng)性、整體性的產(chǎn)品出現(xiàn)，但相信隨著“民航強(qiáng)國”戰(zhàn)略的提出，不久的將來，機(jī)場(chǎng)也將出現(xiàn)巡檢機(jī)器人的身影。