在工艺厂房和设施中部署机器人和无人机

过程工厂需要更精简和更有效的操作来应对老化资产和劳动力。达到这些目标的关键技术是机器人和无人机。它们可用于提高安全性，同时提高生产率和运营效率，特别是在危险环境中。

一般而言，机器人和无人机在执行常规任务时比人类更好，他们通常更喜欢并在其才能的创造性用途中更喜欢和Excel。常规任务对于人类而言，并且由于这种自然特征，它们有时会跳过常规安全程序并忽略该领域的危险标志。但是，机器人可以设计为执行这些类型的任务而不跳过步骤。

机器人和无人机也可以缓解人类在危险环境中工作，以及执行一些任务，人类不愿意做。他们的能力使他们能够在释放更高价值的活动的同时执行更加平凡和危险的工作。

机器人对过程行业并不新鲜。几十年来，它们已被用于危险环境，如深水油勘探，海底检验和危险厂区。机器人在这些应用中有效。然而，它们是专业化和昂贵的，但技术进步正在解决这些和其他问题。

传感器，计算，连接

传感，计算和连接技术的进步是引领机器人革命。高级传感和微机电（MEM）技术用于使机器人更加功能，更便宜，更小，更轻。智能手机以小的形状因素为低成本，有助于开发先进的MEM技术。这显着增加了市场采用，现在正在申请这些技术来改善机器人和无人机。

互联网提供了通信和云计算基础设施，以及对连接设备的高需求。自动驾驶汽车的研发为降低成本提供了昂贵的技术测试平台。人工智能使对大数据集的分析成为可能，机器学习可以用来实时做出决策和采取纠正行动。

所有这些技术和其他技术的融合为创新创造了空间，机器人技术是主要受益者之一。

移动机器人，无人机：他们如何帮助

一般来说，移动机器人和无人机必须执行两个主要功能。其一是机动性，这需要一种推进方式，以及用于导航的多个机载传感器，如光探测和测距、高清摄像机、红外摄像机等。

这允许机器人在避免障碍物，爬楼梯和执行其他必要运动的同时向前，向后，侧向和弯曲路径向前移动，向后，侧向和弯曲路径。它还允许无人机在飞行中避免障碍，而无需持续的人类监测和控制。

机器人和无人机的第二个主要功能与特定的任务和应用有关。例如，机器人使用气体传感器来检测泄漏，高清摄像机读取仪表和红外相机以测量温度。在旋转设备上，机器人使用麦克风检测异常噪声和振动传感器以检测多余的运动。无人机使用相机将视频信息传输到运营商，并将有效载荷携带到远程区域。

机器人检查资产

资产检验和维护一直是流行行业机器人学的第一个目标应用。Sprint机器人联盟是一个用户拥有的和曼奇组织，其主要是关于新行业驱动的计划的主要目标，以促进机器人技术在资本密集型基础设施的技术检验和维护中的开发，可用性和应用。早期的目标应用领域包括管道，储罐和压力容器的检查。遥控机器人在这些和其他危险环境中特别有用。

有各种各样的机器人形式，如爬行器、蛇、无人机等，每一种都有专为特定应用设计的独特功能(图1)。

例如，蛇形机器人携带多个摄像头和LED灯在管道内爬行，对管道壁厚进行视觉检查和超声波测量，而蛇形臂则对容器内部进行检查。蜘蛛和蜜蜂机器人也可以用来检查管道的内部和外部。

无人机执行油气行业上游检查任务，如定位泄漏和检测有害气体的存在，也用于检查大型船舶的密闭空间。自行车机器人也被用来检查船舶内部。

履带式机器人可以在工厂和设施周围移动，执行许多与人类操作员相同的任务。狗和人形状的机器人可以进行简单的维修。这些类型的机器人可以配备操作臂，能够转动阀门、油漆结构、按钮，甚至更换机柜中的电子电路板。

为了实现最高级别的有效性，有必要部署，维护，整合和协调这些不同机器人的行为。

部署和维护

在工业环境中部署机器人需要不仅仅是购买和安装个人机器人。必须培训机器人以有效地执行特定任务，必须保持和修复它们。必须根据其适用性部署每个机器人，以便通常危险环境，并且必须遵循最佳实践和法规。

例如，由于大多数工业应用的移动机器人都是基于电池的，每隔几小时就需要充电或更换电池。如果机器人在危险区域工作，这个简单的任务可能会变得非常复杂，在那里需要仔细规划以实现最大效率的同时保持安全。

最初需要机器人训练，由此通用机器人被编程为在预先设计的路线或自主之后执行特定任务。一些制造商提供培训功能而不是将代码线生成代码线。这允许用户使用触摸屏界面部署和指导机器人来创建机器人轨迹，并根据该用户输入自动生成机器人编程。

机器人集成，协调

需要一个移动机器人管理系统来安排和管理工业工厂或设施中部署的各种类型的机器人和无人机，如果购买具有开放接口的机器人，集成就更容易。

机器人的另一个重要方面和过程行业中的无人机部署正在整合大量信息。大多数机器人和无人机携带多个摄像机，以及许多不同类型的传感器，它产生必须存储，集成和可用的信息。操作员更喜欢一个图形界面来显示多个机器人和无人机的概述，但也需要灵活性进入每个传感器或相机的深度潜水（图2）。

例如，如果机器人检测到泄漏或旋转设备的异常噪音，操作人员需要立即得到警报，不久之后将需要更详细的信息来量化问题。根据旋转设备发出的异常噪音的程度，需要采取的措施可能是此时不需要，也可能是立即停机。

随着机器人和无人机在过程工厂中扩散，操作员可以很好地与每个工厂一起使用不同的图形界面。信息集成变得非常重要，可以创建一个常见的图形界面，运营商可以查看每个机器人和无人机的操作和警报。添加到集成任务的复杂性，需要将这些信息中的一些信息发送到其他自动化平台，例如实时控制和资产管理系统。

机器人应用还可以分为仅需要单个机器人或无人机的简单应用程序，具有更复杂的应用程序，需要多个单元之间的协调动作。这种协调需要将信息集成到能够做出决策和采取行动的控制系统。

一个例子是紧急服务，无人机充当天空中的眼睛，以引导基于地的机器人来执行紧急任务，例如关闭局部手动操作的阀门。另一个例子是收集样本，其中两个机器人可以彼此协作，其中一个机器人操作阀门，另一个机器人保持容器以收集样品。一个机器人可用于打开存储单元的门，而第二机器人进入以拾取材料或重新填充容器。

这些和其他类型的机器人操作需要密切的协调，通常由综合机器人管理系统提供。

Penny Chen博士首席技术战略家在吗横河的营销总部。Chris Vavra编辑，助理编辑器，控制工程， CFE Media and Technology，cvavra@cfemedia.com.．

更多的答案

关键词：移动机器人，过程制造，无人机

机器人可以处理处理设施中的一些危险应用。

集成大量的信息是工艺设施运营面临的另一个挑战。

的上升人工智能和机器学习使机器人和无人机更聪明，更高效。

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有什么好处移动机器人和无人机可以提供给你们的加工设施吗?

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关于作者

Penny Chen博士是基于公司美国技术中心的Yokogawa营销总部的主要技术战略家。她领导横河电机机器人工作队，负责机器人，无线，网络等领域的技术和营销策略。陈收到了博士学位。在西北大学的电气工程中。

Yokogawa提供更多信息机器人检查．

自主机器人和无人机的额外工作

不同类型的机器人将发挥不同的作用，以最好地适应工业环境中各种各样的应用。横河预见到将机器人作为实现完全无人操作的关键要素之一所面临的挑战，横河成立了横河机器人工作组(YRTF)。

YRTF的目标是建立一个机器人服务平台，将超越行业4.0，以支持无人驾驶和自主远程操作，条件监测，资产管理和维护。目标是与行业合作伙伴合作，以及大学研究实验室等学术界，创建一个生态系统，各种供应商可以共同努力，为植物和设施提供综合的机器人管理系统。

为了进一步实现这些努力，横河川目前正在创建合作伙伴生态系统，以评估机器人和无人机技术的市场可用性。例如，Yokogawa最近宣布与食品产品的合作伙伴关系，通过其IECEX / ATEX认证的机器人EXR-1加速通过机器人技术在危险环境中进行远程检查。