1. 검사 로봇 시스템 개요
검사 로봇 시스템은 사족 보행 검사 로봇, 레일 플랫폼, 전원 공급 플랫폼, 통신 플랫폼, 위치 결정 모듈 및 기타 하위 시스템으로 구성됩니다. 시스템 아키텍처는 실행 계층, 통신 계층 및 관리 계층의 세 가지 계층으로 구성됩니다. 실행 계층에는 지능형 사족 보행 검사 로봇과 자율 충전 모듈이 포함되어 데이터 수집, 자율 충전 및 기타 기능을 수행합니다.
1.1. 지능형 사족 보행 검사 로봇
아래와 같이 사족 보행 검사 로봇은 레이저 메탄 모니터링 시스템, 레이저 메탄 원격 감지 시스템 및 고화질 비디오를 갖추고 있습니다. 고성능 임베디드 CPU로 제어되며 산업용 등급 부품을 사용하여 안정적인 작동과 포괄적인 기능을 제공합니다.
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2.1.1. 고급 레이저 메탄 감지 시스템
고급 레이저 메탄 감지 시스템은 TDLAS(튜너블 다이오드 레이저 흡수 분광법) 기술을 사용하여 공기 중 메탄을 샘플링하고 분석합니다. 감지 한계는 500 ppb 수준에 도달할 수 있습니다. 대기 중 메탄 농도의 변동을 분석하여 주변에 가스 누출이 있을 수 있는지 여부를 판단합니다. 이를 통해 비정상적인 상황을 조기에 감지하여 대규모 사고로의 확산을 방지하고 재산 및 인명에 대한 잠재적 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다. 주요 성능 매개변수는 다음과 같습니다.
고급 레이저 메탄 감지 시스템 성능:
1) 감지 한계: 500 ppb
2) 전체 범위 측정 지원
3) 빠른 분석, 0.5초마다 측정 데이터 세트 출력
4) 비정상 온도 경보 기능; 과열 경고를 포함한 구성 가능한 경고/경보 임계값
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2.1.2. 고화질 가시광 카메라
산업용 등급 고화질 컬러 카메라는 4메가픽셀 및 최대 해상도 2688 × 1520의 주야간 네트워크 카메라입니다. 노출 보정 및 자동 화이트 밸런스와 같은 기능을 지원하여 다양한 조명 조건에서 이미지 캡처 및 데이터 전송을 가능하게 합니다.
고화질 가시광 카메라 사양:
1) 최대 해상도: 2688 × 1520
2) 초점 거리: 5–160mm; 32배 광학 줌; 16배 디지털 줌
3) 최대 해상도: 2K; 자동 조리개, 자동 초점, 자동 화이트 밸런스, 역광 보정, 넓은 동적 범위(WDR), 3D 디지털 노이즈 감소 및 주야간 전환 지원
4) 딥 러닝 기반 지능형 기능 지원:
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2.1.3. 동축 가시광 레이저 메탄 원격 감지 시스템
광학 설계를 통해 동축 가시광 레이저 메탄 원격 감지 시스템은 가시광 카메라와 동일한 시야를 유지하여 "보는 대로 측정"할 수 있습니다. 로봇의 시각 센싱 모듈 역할을 하며 누출 위치의 사진 기반 확인을 지원합니다.
원격 감지 시스템 사양:
1) 최대 감지 거리: 100m
2) 정적 감지 한계: 5 ppm·m
3) 적용 기술 표준: JJF-078
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2.2. 전원 공급 플랫폼
지능형 사족 보행 검사 로봇은 빠른 분리형 리튬 배터리와 분산형 비접촉 충전을 결합한 전원 아키텍처를 사용합니다.
로봇 배터리가 부족하면 가장 가까운 충전 지점에서 충전할 수 있습니다. 각 분산 충전 스테이션은 가장 가까운 분배 상자에서 220 VAC를 전원 입력으로 사용하며 안정적인 현장 작동을 지원합니다. 로봇이 위치를 확인하고 충전 스테이션에 도킹하기 전에 스테이션은 전원이 공급되지 않은 상태로 유지되어 전원이 공급된 상태에서의 도킹을 방지합니다. 완전히 정렬되면 로봇이 신호를 전송하고 충전 스테이션이 전원을 켜서 충전을 시작합니다.
1) 분산 충전 지점은 안정적인 현장 작동을 위해 220 VAC를 전원 입력으로 사용합니다.
2) 사족 보행 검사 로봇은 배터리로 작동하며 삼원계 리튬 배터리를 사용합니다.
3) 배터리 용량은 단일 충전으로 최대 부하 상태에서 15km 이상 주행을 지원합니다.
4) 충전 스테이션은 안전 강화를 위해 스파크 발생을 방지하는 원칙으로 설계되었습니다.
5) 로봇은 빠른 배터리 교체도 지원합니다. 비상 시 예비 배터리를 신속하게 설치하여 임시 임무를 지원할 수 있습니다.
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2.3. 위치 결정 모듈
사족 보행 검사 로봇은 미리 정의된 경로를 따라 작동합니다. 3D LiDAR를 사용하여 내비게이션 및 위치 결정 맵을 구축하고 3D LiDAR, IMU, 오도메트리, RTK 및 기타 센서의 데이터를 융합하여 정확한 위치 결정 및 자율 내비게이션을 달성합니다.
2.4. 기술 사양
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사족 보행 검사 로봇 기술 사양 |
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서 있는 치수 |
약 1100 × 450 × 950 mm |
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접힌 치수 |
약 880 × 460 × 630 mm |
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무게 |
약 82kg (배터리 포함 전체 장치) |
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방수/방진 등급 |
로봇 본체: IP67 |
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배터리 |
용량: 45Ah (2,250Wh); 전압: 58V |
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작동 시간 |
전체 작동 시간: 4–6시간 |
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교체 가능한 휠-다리 모듈 |
선택 사항 |
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정적 서 있는 페이로드 |
최대 120kg |
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연속 보행 페이로드 |
>40kg |
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구동 구성 |
사족 보행 구동 |
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최소 회전 직경 |
로봇 길이의 1배 이하 |
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최대 속도 |
6.1m/s |
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20kg 페이로드 시 최대 속도 |
3.5m/s |
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자율 검사 속도 |
2m/s |
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연속 보행 페이로드 |
>40kg |
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정적 서 있는 페이로드 |
최대 120kg |
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최대 경사각 |
>45° |
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최대 장애물 높이 |
40cm 계단 오르내리기 가능 |
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주행 안전 기능 |
장애물 정지, 충돌 정지, 낙상 방지 정지 및 장애물 우회 |
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내비게이션 |
다중 센서 융합: 3D LiDAR + IMU + 오도메트리 + RTK |
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자율 내비게이션 위치 결정 반복성 |
±30mm |
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최대 수심 |
500mm |
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계단 오르기 능력 |
최대 계단 높이: 20–25cm |
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점프 가능한 도랑 너비 |
0.5–1.2m |
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최대 점프 거리 |
>1.6m |
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제어 및 인식용 컴퓨팅 하드웨어 |
Intel Core i5 ×1, Intel Core i7 ×3, NVIDIA Jetson Orin NX ×1 (구성별 다름) |
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인식 센서 구성 |
3D LiDAR ×1 + 심도 카메라 ×2 + 광학 카메라 ×2 (구성별 다름) |
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외부 인터페이스 |
1000M Base-T 이더넷 ×4; USB 3.0 ×4; 12V ×4; 5V ×1; 24V ×4; BAT ×1 |
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작동 습도 |
0–95% (결로 없음) |
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보관 및 운송 온도 |
-25–55°C |
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작동 온도 |
-40–50°C |