雷诺兹总结:你已经开始将机器人/无人机应用于检查目的了吗?

简介

2020年12月，我有幸参加了ASME机器人检测与维护峰会。我还参加了2019年9月在德克萨斯州大学城(College Station)举行的机器人大会，当时疫情还没有爆发。我很高兴看到机器人和无人机类型的检查和维护的众多专业应用。这有时被称为无人机(UAV)，它越来越多地用于固定设备机械完整性(FEMI)应用。不过，在活动期间的一些介绍是关于尚未商业化的新兴技术。

在会议期间，我有机会观看了来自波士顿动力公司的几段视频，他们的狗和人机器人(名为Spot和Atlas)能够做一些令人惊叹的事情。令我惊讶的是，它们从更原始的机器人进化了这么远。如果你还没看过这些视频，在YouTube上搜索“波士顿动力机器人”。这是令人着迷的观察^[1]．

一些检查机器人由附近的人用控制器和操纵杆控制，而另一些则可以通过编程进入某个情境并在没有人类控制器的情况下执行任务(即，自主机器人/无人机)。

显然，机器人检测行业仍处于获得吸引力和开发应用程序的早期阶段，这将有利于我们的行业;然而，在我看来，他们确实会找到一些利基应用，使他们与人类检查员竞争。

我们对机器人能做什么和不能做什么缺乏了解，往往与服务提供商对我们的需求和工作地点不熟悉相匹配，因此在签订合同之前通常需要进行大量讨论。如果您心中有一个复杂而困难的机器人检查工作，在开始之前，您可能想从简单的工作开始，只是为了获得一些服务提供商及其工具的经验。如果你是第一个在你的站点(或在你的公司)从事机器人工作的人之一，你可能想要保持一个良好的记录，关于工作进行得如何(包括与人工检查的成本比较)，相对于你的期望和合同协议，你可以与其他可能想尝试机器人检查的人分享。

在本次雷诺兹总结中，我将简要地总结一下我在为期两天的会议中的一些收获，包括:

• 有趣的应用
• 机器人检测供应商仍然面临着挑战
• 机器人和无人机检查的利弊
• 在签订合同应用机器人检查之前，你可能想要探讨的问题

一些有趣的应用程序

显然，无人机/无人机工具/技术旨在检查相对难以接近的设备和表面，因此在一定程度上与绳索进入检查(RAI)竞争，但当然，它们还不能与训练有素的RAI技术人员所做的一切竞争。机器人市场的主要目标似乎是能够在密闭空间进入(CSE)类型的情况下进行检查，而不会使人类暴露在CSE所涉及的潜在安全问题中。但机器人履带也旨在减少其他人类安全风险，包括与高架结构和胡椒架相关的风险。一些服务提供商不仅能够捕获和报告数据，而且还开始涉足数据分析。

到目前为止，可能大多数人都知道，甚至正在使用无人机/无人机对高架结构(即海上平台、油箱顶部、照明弹尖端等)进行远程视觉检查(RVI)。一家供应商还使用它们进行烟管接触点腐蚀(CPC)定性检查，然后根据外观的视觉等级进行分级，以帮助业主-运营商确定在何处优先进行定量CPC检查。

另一家供应商演示了使用机器人技术清洗和检查锅炉中的水壁管，然后进行超声波检测(UT /RVI)后续检查。

另一家供应商展示了一种无线操作的机器人放射检测(RT)爬行器，可以通过笔记本电脑控制来定性检查胡椒箱中的水平管道。引起我注意的一个特点是，它可以抬起RT臂，通过障碍物(如支撑梁或喷嘴)，并在障碍物的另一侧继续检查。

当然，许多机器人爬行器都是由铁磁材料驱动的，但在一次演示中，一个不锈钢罐体内的真空驱动器在地板上爬行，然后能够在罐体一侧垂直右转，以便继续检查。他们声称能够在他们的平台上使用RVI和UT技术。他们拍摄的水箱一尘不染。

在今年的会议上，再次有无人机演示，可以在高架位置的船只和坦克上进行内部和外部的UT厚度读数。其中一个展示了一个安装在旋转关节上的探头，当无人机保持相当水平时，探头可以应对几乎任何表面曲率。一家供应商正在开发一种方法，除了从无人机上发现UT外，还可以进行b级扫描。

另一家服务公司演示了他们如何进入储罐(CSE情况)，喷砂表面，真空吸砂，然后使用多工具机器人铺设聚合物涂层。另一名士兵演示了他们如何通过顶部的人道进入坦克进行检查，而不需要为检查清理坦克或为进入做准备(即为了人员安全)。没有人能够做到这一点，像一个原油储罐，有典型的沉重的底部污泥量。

另一个应用是用机器人设备对一个大型地上储罐的外壳进行涂层(80%的工作)，然后在机器人难以接触到的表面(即附件、楼梯、喷嘴等)进行正常的人工喷涂，最终节省了大量脚手架的费用。

我目睹了一些令人难以置信的RVI分辨率，例如能够清楚地看到距离地表90英尺远的东西只有0.063英寸大。另一种应用是将无人机(用于RVI)和绳索进入(用于无损检查)结合起来，以提高进入困难情况下的检查覆盖范围。

优势、限制和挑战

显然，所有的服务提供商都将推广他们的服务，并确保你知道他们的应用程序的优势包括什么;然而，有些人可能不会直截了当地告诉你他们的局限性，即使他们仍然有很多。在开发和应用的早期阶段，其他服务提供商可能还没有完全意识到它们的局限性。机器人检测服务仍处于发展和现场应用的初级阶段，因此在每项服务都有扩展的跟踪记录之前，我们还有很长的路要走。

在CSE情况下，机器人检查的一个优势是，它不需要钻孔表，也不需要将人置于潜在的不安全环境中。尽管不让人类进入某些环境可能会降低安全风险，但需要了解的是，机器人检查可能会带来其他安全风险。

机器人检查的详细计划甚至比基于人类的检查更重要，因为当出现问题时，人类不会在“现场”解决问题。

需要克服的挑战包括:

• 在一个发展中的行业中缺乏健全和详细的检查程序
• 缺乏经验和许多服务的成功记录
• 无法处理部署机器人后遇到的意外问题
• 在充电或更换电池之前需要限制电池大小
• 机器人可以携带的重量和有效载荷的限制

与无人机/机器人服务提供商探讨的问题/问题

对我来说，听取各种演示的主要收获之一是，任何计划承包机器人检测服务的人都需要询问许多问题，包括服务提供商的工具和技术可以做什么，不能做什么，以及对最终交付成果的期望(即准确性、精度等)以及期望、需要或要求什么。考虑到这一点，以下是您可能想向机器人服务提供商提出的一些问题/问题，这取决于您的特定应用程序和您正在考虑的机器人类型:

• 相对于人工检查，机器人/无人机(如果有的话)的经济优势是什么?
• 当使用机器人/无人机时，安装和拆除成本相对于实际检查成本有多大?
• 您是否了解服务承包商由于一些未知因素或对待检查设备或与工作现场相关的问题不熟悉而无法执行实际服务的所有风险?
• 到目前为止，承包商做了多少类似你的工作，承包商在多少个类似你的工地工作过?
• 您将使用原型应用程序还是已经通过大量现场应用验证的应用程序?
• 您的服务提供商对您希望他们完成的检查类型是否有特定于工作的程序，还是他们的程序非常通用，需要进行重大修改/增强，以适应您的情况/需求?
• 现场检验服务成功的潜在障碍是什么?您的服务提供商将如何克服这些障碍?
• 机器人检测与标准(人工)数据采集流程(例如，在CSE过程中或由操作检测仪器的合格技术人员进行其他数据采集)之间数据采集的数量和质量有什么不同?
• 在更换或充电之前，机器人的电池寿命有多长?
• 机器人本质上安全吗?有必要吗?
• 机器人平台可以使用多少种不同类型的传感器或工具?
• 机器人检测服务能否减少对支架的需求，同时避免与待检测表面的人机交互?
• 机器人是否可以帮助检查计划，进入CSE环境，作为进入的准备工作，以确保人类进入是安全的，以收集信息/数据，帮助计划必要的维修和其他活动?
• 机器人设备如何处理它们可能遇到的障碍，特别是当它们是意想不到的障碍时?
• 机器人的有效载荷限制是什么(即，为了完成人类通常携带的所有你需要做的事情，它们可以携带多少重量/体积)?
• 你是否应该在工作前对机器人在工作中可能遇到的每一种威胁进行风险评估?
• 数据质量/数量与人工检查之间有什么不同?它是否能够交付所需的信息?
• 机器人是否存在一些与人工检查无关的风险?
• 如果一个机器人被卡在你的设备里，你有什么打算?
• 到目前为止，您的服务提供商在他们的服务中遇到了哪些未预料到的问题，他们是如何克服这些问题的?
• 它们的RVI分辨率有多好?
• 他们服务的温度限制(上限和下限)是什么?
• 检查设备的洁净度需要达到什么程度?

总结

这个会议很吸引人，信息也很丰富，不过还可以做一些更多的努力，尽量减少演讲中的商业主义，并将会议的商业主义部分引向展厅。我了解和/或目睹了一些我不熟悉的技术的应用，仍然没有很好地理解(例如，自动编码器，空间密集数据，远程轮廓测量，摄影测量，Creaform 3D扫描，激光雷达，3D定位)。你不会在你的Funk和Wagnalls中找到这些术语，但你可以谷歌它们。显然，机器人检测方法/技术正在迅速发展，但仍处于早期阶段，一些应用已进入商业应用，一些仍处于新兴技术阶段。ASME目前正致力于制定无人机应用标准，他们希望在一年左右的时间内发布该标准。对我来说，最近两届ASME机器人大会是一次真正的成长经历，甚至可以说是“老狗学新把戏”。我很想在20年后回来，看看这些新技术是如何影响我们FEMI的实践社区的。

参考文献

1. https://www.youtube.com/user/BostonDynamics/。