用于旋转设备的接触式监测机器人及旋转设备监测系统的制作方法

本申请涉及防爆监测，具体涉及一种用于旋转设备的接触式监测机器人及旋转设备监测系统。

背景技术：

1、在炼化、化工等存在防爆要求的工业场景中，通常部署有大量的旋转设备，如工艺泵、压缩机等，为了保障这些关键设备的稳定运行并进行预测性维护，会在机器人上搭载热成像仪、高清摄像机、气体检测仪等非接触式传感器，对设备及环境进行远距离、非接触式的持续监测。

2、但是，对于旋转设备而言，其轴承、齿轮等核心传动部件存在微小裂纹、点蚀、润滑不良等故障，所产生的高频应力波或微弱的振动信号，必须通过传感器与设备测点进行稳定可靠的物理接触才能有效捕获，普通防爆机器人主要执行的是非接触式的环境参数巡检，无法完成旋转设备轴承的接触式应力波/振动信号采集，这导致其难以对旋转设备的机械健康状态做出全面精准的故障诊断，导致故障诊断结果的准确率较低。

技术实现思路

1、为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

2、鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请提供一种用于旋转设备的接触式监测机器人及旋转设备监测系统，以实现对旋转设备的接触式监测，提高故障诊断结果的准确率。

3、第一方面，本申请提供了一种用于旋转设备的接触式监测机器人，包括：机械臂，设置有力反馈单元和传感器单元，其中，所述机械臂用于利用所述力反馈单元采集所述传感器单元与旋转设备测点之间的贴合压力，并将所述贴合压力控制在预设的目标压力区间之后，利用所述传感器单元对所述旋转设备测点进行数据采集，得到传感器信号；边缘处理模块，用于对所述传感器信号进行监测，得到所述旋转设备测点对应的设备监测结果。

4、于本申请一实施例中，所述传感器单元包括本安型应力波传感器和/或本安型振动传感器。

5、于本申请一实施例中，所述边缘处理模块通过以下方式对所述传感器信号进行监测，得到所述旋转设备测点对应的设备监测结果：对所述旋转设备测点对应的传感器信号进行信号预处理；根据信号预处理之后的传感器信号进行故障特征提取，得到所述旋转设备测点对应的设备监测结果。

6、于本申请一实施例中，所述接触式监测机器人还包括具有本安型属性的通信模块，所述通信模块用于以下至少一种：获取目标巡检路径，其中，所述目标巡检路径设置有一个或多个旋转设备测点对应的位置信息；向服务器端发送所述设备监测结果，其中，所述服务器端和所述接触式监测机器人之间通过网络连接。

7、于本申请一实施例中，所述接触式监测机器人还包括导航模块，所述导航模块用于：利用slam（simultaneous localization and mapping，同步定位与地图构建）导航算法和数字孪生地图导航算法，引导所述接触式监测机器人沿着所述目标巡检路径依次移动至各所述旋转设备测点。

8、于本申请一实施例中，所述接触式监测机器人的移动类型为四足机器人或轮式机器人，其中，所述移动类型基于所述接触式监测机器人所处防爆环境的环境信息确定。

9、第二方面，本申请提供了一种用于防爆环境的旋转设备监测系统，包括：如上述的接触式监测机器人；服务器端，用于向所述接触式监测机器人发送目标巡检路径，以利用所述接触式监测机器人，获取所述目标巡检路径中各旋转设备测点分别对应的设备监测结果。

10、于本申请一实施例中，所述服务器端通过以下方式获取目标巡检路径：利用激光扫描技术采集旋转设备集群的三维空间数据，其中，所述旋转设备集群包括一个或多个旋转设备；根据所述三维空间数据构建三维数字孪生模型，并在所述三维数字孪生模型中标记所述接触式监测机器人的禁行区域；根据各所述旋转设备分别对应的设备信息，在所述三维数字孪生模型中确定各所述旋转设备分别对应的旋转设备测点，并根据各所述旋转设备测点进行路径规划，得到目标巡检路径，其中，所述设备信息包括位置信息和/或设备优先级；向所述接触式监测机器人发送目标巡检路径。

11、于本申请一实施例中，所述服务器端还包括以下至少一种：结果映射模块，用于将接收到的设备监测结果映射到所述三维数字孪生模型；结果展示模块，用于展示所述三维数字孪生模型中的设备监测结果；结果推送模块，用于若所述设备监测结果包括设备异常结果，则将所述设备异常结果推送至预设的用户终端；闭环处理模块，用于生成所述设备异常结果对应的维修工单，并且，响应于所述维修工单对应的工单完成信息，触发所述接触式监测机器人重新获取设备监测结果。

12、于本申请一实施例中，所述服务器端还用于：若所述接触式监测机器人的数量为多个，且所述旋转设备测点的数量为多个，则获取双层优化模型，其中，所述双层优化模型包括上层模型和下层模型，所述上层模型用于在所述接触式监测机器人对应的有效工作时限内最大化所述旋转设备测点的巡检频次，所述巡检频次基于设备优先级和/或历史监测结果确定，所述下层模型用于最小化所述接触式监测机器人的监测成本，其中，所述监测成本基于所述巡检频次、所述有效工作时限、移动距离和单位距离能耗确定；根据所述双层优化模型进行求解，得到所述接触式监测机器人和所述旋转设备测点之间的最优配对方案，并根据所述最优配对方案获取各所述接触式监测机器人分别对应的目标巡检路径。

13、本申请的有益效果：

14、在防爆监测时，机械臂利用力反馈单元采集传感器单元与旋转设备测点之间的贴合压力，并将该贴合压力主动控制在预设的目标压力区间内，在压力稳定之后，再利用传感器单元对旋转设备测点进行数据采集，得到传感器信号，最终由边缘处理模块对传感器信号进行监测，得到旋转设备测点对应的设备监测结果。这样，通过先控制压力、后采集数据的策略，确保了传感器单元与设备表面之间形成稳定且可靠的机械耦合，有效采集到非接触式巡检无法获取的传感器信号，由于这些信号正是轴承、齿轮等核心传动部件发生早期磨损、裂纹等缺陷时的直接物理表征，实现了对旋转设备的高频应力波或微弱振动信号的接触式监测，提高了故障诊断结果的准确率，对旋转设备中核心传动部件的故障能够及早发现和预防。

1.一种用于旋转设备的接触式监测机器人，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的接触式监测机器人，其特征在于，所述传感器单元包括本安型应力波传感器和/或本安型振动传感器。

3.根据权利要求1所述的接触式监测机器人，其特征在于，所述边缘处理模块通过以下方式对所述传感器信号进行监测，得到所述旋转设备测点对应的设备监测结果：

4.根据权利要求1所述的接触式监测机器人，其特征在于，所述接触式监测机器人还包括具有本安型属性的通信模块，所述通信模块用于以下至少一种：

5.根据权利要求4所述的接触式监测机器人，其特征在于，所述接触式监测机器人还包括导航模块，所述导航模块用于：

6.根据权利要求1至5任一项所述的接触式监测机器人，其特征在于，所述接触式监测机器人的移动类型为四足机器人或轮式机器人，其中，所述移动类型基于所述接触式监测机器人所处防爆环境的环境信息确定。

7.一种用于防爆环境的旋转设备监测系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述服务器端通过以下方式获取目标巡检路径：

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述服务器端还包括以下至少一种：

10.根据权利要求7至9任一项所述的系统，其特征在于，所述服务器端还用于：