人机共融智能运维巡检机器人

项目名称：人机共融智能运维巡检机器人

转移转化方式：□转让 许✔可 □作价入股 □其他   

技术成熟度：✔实验室 □小试 □中试 □小批量生产 □工业化生产

技术领域：✔人工智能 □生物医药 □新材料 □节能环保 □其他

申报高校:        上海电力大学             

1. 项目总体介绍:本项目为人机共融智能运维巡检机器人，主要应用于新型电力系统，可以有效减少电站作业人员负担，保证电网及设备安全可靠运行，为新能源发电行业的可持续发展提供科学有力保障。该系统由地面式复合型移动机器人、激光导航单元、3D视觉感知单元、6D力觉感知单元、遥操作手等模块组成，通时搭载高精度机械臂视觉伺服操作平台，具有全自主导航巡检和人机协同遥操作的功能。   图1 人机共融智能运维巡检机器人总体框架图 目前在新型电力系统方面，国内上市公司亿嘉和研究出羚羊D200智能作业机器人，仍然处于样机研发阶段，并且没有遥操作模式，无法提供人在回路远程介入运维，国外同时尚无此类产品。本展品将无人自主系统和电力应用相结合，采用机器人与人工智能技术，应对新型电力系统中的复杂极端环境，可用于多类电站自主巡检，在此基础上第一次将遥操作应用于运维机器人，提供人在回路远程介入运维的作业模式，为电站的安全稳定提供保障。本项目涉及的关键颠覆性技术如下：1）通过结合柔性机器臂、虚拟现实、增强现实等新兴技术，实现了带电作业机器人系统小型实用化、操作简单化、图像处理增强化。2）通过结合远程双边遥操作技术，实现了复杂作业场景下的人机协同，监控中心人员只需通过操作副手即可实时地控制机械臂主手同步运动。
2. 技术创新点:本次展品通过搭载高精度机械臂视觉伺服操作平台，具有全自主导航巡检、人机协同遥操作两种工作模式。一、全自主导航巡检工作：可以按预定工作路线完成发电厂、变电站巡检作业，主要具备以下三种作业能力。1）人员安全检查。机器人在巡检过程中，可以识别①人员异常倒地，②是否闯入危险区域，③作业方式是否规范，并记录数据上传云端监控中心。2）电力设备的巡查。机器人搭载RGB、红外、超声波等多款传感器，完成电力设备，如电机、变压器、开关柜等，工作状态的检查，将设备状态信息上传到云端监控中心。3）高压电柜作业。机械臂搭载3D视觉，通过视觉伺服控制可以完成①设备的启停，②线路更换等作业。二、人机系统遥操作：监控中心人员通过操作副手，控制机械臂主手同步运动，人机协作完成作业任务。1）远程图传。复合移动机器人搭载5G图传模块，实时将检测到的图像信息传送到云端监控中心。2）实时力反馈与力控。在机械臂作业时，副手可以实时同步主手的力觉信号，便于操作人员感知机械臂的操作状态。
3. 知识产权归属及相关专利说明:
4. 商业化概述 (市场前景):《“十四五”机器人产业发展规划》指出到2025年，我国成为全球机器人技术创新策源地，到2035年,我国机器人产业综合实力达到国际领先水平。电力机器人行业高景气，我国电站数量持续增长，特高压、智能电网建设继续推进，电力巡检机器人发展空间广阔。电力巡检和操作机器人主要应用于输电/变电/配电环节，具有节省成本和提升安全性等特点，是智能电网的重要组成部分。目前，全国共有约3万个110kv以上变电站和30万个配电站，据此进行估算，2025年我国巡检机器人市场空间达170亿元左右，带电操作机器人市场空间有望达到40亿元。目前机器人巡检的渗透率不足10%，渗透率每提升1个百分点，对应市场规模约12亿元。此外，电力机器人毛利率突出，保持在60%-70%。以亿嘉和为例，2019-2021年间毛利率分别为63.6%、60.6%、63.4%。通过过去十年的市场竞逐，申昊科技、亿嘉和、朗驰欣创等企业已经形成了国内电力机器人的第一梯队。据估计，各省的电力机器人龙头在未来都将逐步走出本省，行业将从省内竞争阶段过渡到跨省竞争阶段。同时，电力机器人正从“单一巡检功能”向“巡检与操作相结合”的方向发展，人机共融智能巡检机器人将机器人全自主导航巡检与人为的遥操作相结合，通过机器和人的相互协作极大的提高了电站运维的效率和灵活性，能有效应对突发状况和复杂工作场景，显著提高了电力机器人的价值。
5. 优先使用产业领域及地方区域:1）火力发电厂巡检复合型移动机器人是在有粉尘及其他有害物质的环境下进行巡检工作，具备防尘防水防爆防腐蚀散热功能具有遇见障碍物时的避障功能。机器人的巡检质量不受主观因素影响, 无论是大量的巡检工作还是电缆沟道、刮风下雨等恶劣环境, 均能保证巡检的质量，不会出现漏巡、错巡等问题。极大降低运行巡检人员的劳动强度的同时，可有效防止运维人员在高粉尘环境下的职业危害。2）核电站巡检随着核电产业的迅速发展以及核电安全要求的日益提高,对核电站内核辐射安全情况监测以及必要情况的核应急显得十分必要，而核电站巡检机器人作为一种可以替代工作人员进入辐照环境下进行巡检和应急处理任务的重要履行者，其主体配有机械臂，可移除障碍并搜集样品，具备一定的耐辐射能力，能够抓取固定外形的核污染样品。3）变电站巡检随着经济的飞速发展，我国电网不断扩大，变电站数量和设备数量急剧增长。电力体制改革进一步进入深水区，随着集中控制及运检一体化工作的推进，变电站进入无人值班模式。在无人值守或少人值守的变电站对室外高压 设备进行实时巡检，可及时发现变电站设备的热缺陷、异物悬挂等异常现象和其他类型的故障隐患。
6. 初步意向交易方式及金额:合作开发或技术许可，300万元。
7. 行业状况电力巡检机器人在输电、变电、配电环节中，有效提升了智能化电网在统一数据采集融合、海量信息处理、系统集成技术等方面的能力。国内针对电力机器人研究起步较晚，早期以国网下属实验室、高等院校等机构为主。上世纪90年代末，在国家“863计划”支持下，武汉大学、中科院沈阳自动化所等机构先后开始研制巡线机器人，武汉大学成功研制出架空高压输电线路三种机型（单导线、多 分裂导线和沿架空地线自主巡线），沈阳自动化研究院于2012年研制出轨道式巡检机器人，可在东北冬季极端天气情况下实现全天候巡检。1999年，国家电网山东省下属电力科学研究院也开始变电站巡检机器人研究，2002年成立电力机器人技术实验室并同样得到国家“863计划”资金支持，在2004年研制出第一台功能样机，2013年国网首次集采开启机器人大规模商业运用，市场空间被打开。2013年变电站巡检机器人首次进入国家电网集采招标目录。国网对变电巡检机器人的采购，反映了市场对电网智能化辅助设备的需求，市场空间被打开。随着政策对智能电网发展的侧重，如2015年发改委和能源局联合发布《关于促进智能电网发展的指导意见》，一批企业开始参与到巡检机器人研发中，分享行业发展红利。近年来，国家出台了多个支持智能电网建设的政策文件。2019年1月，国家电网提出“三型两网”战略，“三型”即枢纽型企业、平台型企业、共享型企业，“两网”指的是“坚强智能电网”和“泛在电力物联网”。泛在电力物联网是智能电网的进一步延伸，变/配电站环节，无人巡检、智能运维、人机交互和基础数据服务有望成为投资重点。受益电网智能化趋势，国内电力巡检机器人市场空间较大。目前变电站和配电站巡检机器人渗透率仍然较低，变电站巡检机器人渗透率不足20%，配电站巡检机器人渗透率不足15%，潜在市场容量很大，测算得出变电站室内巡检机器人市场容量169亿元，变电站室外巡检机器人市场容量211亿元，配电站机器人市场容量249亿元，合计市场容量630亿。
展示方式：✔实物（或模型）   ✔展板图文   □多媒体演示
展示要求：有现场展示,包括实物、展板简介。供电电压：220V供电功率：≥ 2kW。设备场地要求：长×宽≥ 3m× 2m