1. Tổng quan hệ thống robot kiểm tra
Hệ thống robot kiểm tra bao gồm robot kiểm tra bốn chân, bệ ray, bệ cấp nguồn, bệ truyền thông, mô-đun định vị và các hệ thống con khác. Kiến trúc hệ thống được tổ chức thành ba lớp: lớp thực thi, lớp truyền thông và lớp quản lý. Lớp thực thi bao gồm robot kiểm tra bốn chân thông minh và mô-đun sạc tự động, cho phép thu thập dữ liệu, sạc tự động và các chức năng khác.
1.1. Robot kiểm tra bốn chân thông minh
Như hình dưới đây, robot kiểm tra bốn chân được trang bị hệ thống giám sát khí mê-tan bằng laser, hệ thống viễn thám khí mê-tan bằng laser và video độ nét cao. Nó được điều khiển bởi CPU nhúng hiệu suất cao và sử dụng các thành phần cấp công nghiệp để hoạt động đáng tin cậy và chức năng toàn diện.
![]()
2.1.1. Hệ thống phát hiện khí mê-tan bằng laser tiên tiến
Hệ thống phát hiện khí mê-tan bằng laser tiên tiến sử dụng công nghệ TDLAS (Quang phổ hấp thụ laser diode có thể điều chỉnh) để lấy mẫu và phân tích khí mê-tan trong không khí. Giới hạn phát hiện có thể đạt mức 500 ppb. Bằng cách phân tích sự biến động của nồng độ khí mê-tan trong khí quyển, hệ thống xác định xem có khả năng rò rỉ khí ở khu vực lân cận hay không. Điều này cho phép phát hiện sớm các tình trạng bất thường, giúp ngăn chặn leo thang thành các sự cố lớn và giảm thiểu rủi ro tiềm ẩn cho tài sản và nhân viên. Các thông số hiệu suất chính như sau:
Hiệu suất hệ thống phát hiện khí mê-tan bằng laser tiên tiến:
1) Giới hạn phát hiện: 500 ppb
2) Hỗ trợ đo lường toàn dải
3) Phân tích nhanh, với một bộ dữ liệu đo được xuất ra mỗi 0,5 giây
4) Chức năng cảnh báo nhiệt độ bất thường; ngưỡng cảnh báo/báo động có thể cấu hình với cảnh báo quá nhiệt
![]()
2.1.2. Camera ánh sáng nhìn thấy độ nét cao
Camera màu độ nét cao cấp công nghiệp là camera mạng ngày/đêm với 4 megapixel và độ phân giải tối đa 2688 × 1520. Nó hỗ trợ các chức năng như bù phơi sáng và cân bằng trắng tự động, cho phép chụp ảnh và truyền dữ liệu trong nhiều điều kiện ánh sáng khác nhau.
Thông số kỹ thuật camera ánh sáng nhìn thấy độ nét cao:
1) Độ phân giải tối đa: 2688 × 1520
2) Tiêu cự: 5–160 mm; zoom quang 32×; zoom kỹ thuật số 16×
3) Độ phân giải tối đa: 2K; hỗ trợ iris tự động, lấy nét tự động, cân bằng trắng tự động, bù ngược sáng, dải tương phản động rộng (WDR), giảm nhiễu kỹ thuật số 3D và chuyển đổi ngày/đêm
4) Hỗ trợ các chức năng thông minh dựa trên học sâu:
![]()
2.1.3. Hệ thống viễn thám khí mê-tan bằng laser ánh sáng nhìn thấy đồng trục
Thông qua thiết kế quang học, hệ thống viễn thám khí mê-tan bằng laser ánh sáng nhìn thấy đồng trục duy trì cùng một đường ngắm với camera ánh sáng nhìn thấy, cho phép "những gì bạn thấy là những gì bạn đo". Nó đóng vai trò là mô-đun cảm biến hình ảnh cho robot và hỗ trợ xác nhận vị trí rò rỉ dựa trên ảnh.
Thông số kỹ thuật hệ thống viễn thám:
1) Khoảng cách phát hiện tối đa: 100 m
2) Giới hạn phát hiện tĩnh: 5 ppm·m
3) Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng: JJF-078
![]()
2.2. Bệ cấp nguồn
Robot kiểm tra bốn chân thông minh sử dụng kiến trúc nguồn kết hợp với pin lithium tháo lắp nhanh và sạc không tiếp xúc phân tán.
Khi pin robot yếu, nó có thể sạc tại điểm sạc gần nhất. Mỗi trạm sạc phân tán sử dụng điện áp 220 VAC từ hộp phân phối gần nhất làm đầu vào nguồn, hỗ trợ hoạt động thực địa đáng tin cậy. Trước khi robot xác nhận vị trí và kết nối với trạm sạc, trạm sẽ không được cấp điện để tránh việc kết nối khi đang có điện. Sau khi căn chỉnh hoàn tất, robot sẽ truyền tín hiệu và trạm sạc sẽ bật nguồn để bắt đầu sạc.
1) Các điểm sạc phân tán sử dụng điện áp 220 VAC làm đầu vào nguồn để hoạt động thực địa đáng tin cậy
2) Robot kiểm tra bốn chân chạy bằng pin và sử dụng pin lithium ternary
3) Dung lượng pin hỗ trợ di chuyển hơn 15 km khi tải đầy trên một lần sạc
4) Trạm sạc được thiết kế về nguyên tắc để ngăn ngừa phát sinh tia lửa điện nhằm tăng cường an toàn
5) Robot cũng hỗ trợ thay pin nhanh; trong trường hợp khẩn cấp, có thể lắp pin dự phòng nhanh chóng để hỗ trợ các nhiệm vụ tạm thời
![]()
2.3. Mô-đun định vị
Robot kiểm tra bốn chân hoạt động dọc theo các tuyến đường được xác định trước. Nó xây dựng bản đồ điều hướng và định vị bằng LiDAR 3D và hợp nhất dữ liệu từ LiDAR 3D, IMU, odometry, RTK và các cảm biến khác để đạt được định vị chính xác và điều hướng tự động.
2.4. Thông số kỹ thuật
|
Thông số kỹ thuật robot kiểm tra bốn chân |
|
|
Kích thước khi đứng |
Khoảng 1100 × 450 × 950 mm |
|
Kích thước khi gấp lại |
Khoảng 880 × 460 × 630 mm |
|
Trọng lượng |
Khoảng 82 kg (nguyên bộ, bao gồm pin) |
|
Chống bụi, chống nước |
Thân robot: IP67 |
|
Pin |
Dung lượng: 45 Ah (2.250 Wh); điện áp: 58 V |
|
Thời gian hoạt động |
Thời gian hoạt động tổng thể: 4–6 giờ |
|
Mô-đun bánh xe-chân có thể thay thế |
Tùy chọn |
|
Tải trọng khi đứng yên |
Tối đa 120 kg |
|
Tải trọng khi đi bộ liên tục |
>40 kg |
|
Cấu hình truyền động |
Truyền động bốn chân |
|
Đường kính quay tối thiểu |
Không quá 1× chiều dài robot |
|
Tốc độ tối đa |
6,1 m/s |
|
Tốc độ tối đa với tải trọng 20 kg |
3,5 m/s |
|
Tốc độ kiểm tra tự động |
2 m/s |
|
Tải trọng khi đi bộ liên tục |
>40 kg |
|
Tải trọng khi đứng yên |
Tối đa 120 kg |
|
Góc nghiêng tối đa |
>45° |
|
Chiều cao vật cản tối đa |
Có thể leo lên xuống bậc thang cao 40 cm |
|
Chức năng an toàn khi di chuyển |
Dừng khi gặp vật cản, dừng khi va chạm, dừng khi rơi, và tránh vật cản |
|
Điều hướng |
Hợp nhất đa cảm biến: LiDAR 3D + IMU + odometry + RTK |
|
Độ lặp lại của định vị điều hướng tự động |
±30 mm |
|
Độ sâu ngập nước tối đa |
500 mm |
|
Khả năng leo cầu thang |
Chiều cao bậc thang tối đa: 20–25 cm |
|
Chiều rộng rãnh có thể nhảy qua |
0,5–1,2 m |
|
Khoảng cách nhảy tối đa |
>1,6 m |
|
Phần cứng tính toán cho điều khiển và nhận thức |
Intel Core i5 ×1, Intel Core i7 ×3, NVIDIA Jetson Orin NX ×1 (tùy thuộc vào cấu hình) |
|
Cấu hình cảm biến nhận thức |
LiDAR 3D ×1 + camera độ sâu ×2 + camera quang ×2 (tùy thuộc vào cấu hình) |
|
Giao diện ngoài |
Ethernet 1000M Base-T ×4; USB 3.0 ×4; 12 V ×4; 5 V ×1; 24 V ×4; BAT ×1 |
|
Độ ẩm hoạt động |
0–95% (không ngưng tụ) |
|
Nhiệt độ lưu trữ và vận chuyển |
-25–55°C |
|
Nhiệt độ hoạt động |
-40–50°C |