石油输送场站巡检机器人设计

石油化工企业的输油场站承载着成品油的储存、运输及终端销售任务，输油场站的巡检工作十分重要，目前主要采用人工巡检的方式，人工方式危险性高、劳动强度大，而且受巡检工个人工作能力的限制，巡检质量也参差不齐。为保证输油场站的安全，研制了一种输油场站巡检机器人系统，实现24小时不间断巡检。本文阐述了巡检机器人系统的组成和实现方法，介绍了基于图像处理技术的输油场站仪表读数识别研究，根据指针式仪表的特征，对读数进行识别，识别精度满足场站巡检抄表要求；并且对输油场站巡检机器人进行路径规划研究，针对机器人在静态障碍物环境中随机出现动态障碍物情况，提出一种改进A*算法与改进人工势场法结合的混合算法，成功解决遇到动态障碍物无法避障的问题。应用结果表明，该巡检机器人系统工作可靠，取得了较好的效果。

输油场站是石油化工企业中一个非常重要的环节，承载着成品油的储存、运输及终端销售供给的作用[1]。为了确保输油场站及成品油的安全，每天需要大量的专业人员对输油场站内的管路及设备进行定时巡视。这种方式危险性高、劳动强度大，而且受巡检工个人工作能力的限制，巡检质量也参差不齐。

随着机器人技术的发展，一种新的利用机器人的巡检模式应运而生。巡检机器人可搭载一系列传感器， 代替巡检人员进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等现场进行巡检、探测，有效解决了巡检人员的劳动强度大、现场数据信息采集不足等问题，而且还可以对现场管道、仪表等设备的运行状况和显示信息进行监测和识别判断，有效提高了输油场站的自动化和智能化水平，具有广阔的发展空间和应用前景[2]。对于移动机器人的研究，我国起步虽然比国外晚，但是我国的研究已经步入快速发展的阶段。近年来， 国家某些高校和研究院在机器人的研制中取得较高的成果，2019 我国成功研制了首款应用于石油化工企业等高危场所的防爆型轮式巡检机器人，但由于机身重量大，灵活性较差，因此巡检效率较低[3]。

通过查阅文献、资料，本文研究了一种以树莓派和STM32 为主的输油场站巡检机器人系统及其软件设计方法。

2. 系统整体设计 输油场站巡检机器人设计目标是替代人工完成巡检，对其传感器检测的数据实时性、巡检所覆盖的范围、数据通信安全性以及系统稳定运行的可靠性都有一定的要求[4]。该机器人采用四轮驱动，主要应用于储罐区域的平坦路面，巡检过程中采集燃气浓度信息、温湿度信息、实时监控画面、仪表数据等。

根据上述要求，最终确定巡检机器人总体设计方案如下。