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摘要：本文提出了以節(jié)能減排為核心理念，結(jié)合人工智能技術(shù)設(shè)計(jì)了一種智能普適化石油勘探機(jī)器人平臺(tái)。平臺(tái)具有信息采集、地圖構(gòu)建、自主巡邏安防等功能，能夠解決現(xiàn)階段行業(yè)中存在的能耗問題，具有一定意義。

關(guān)鍵詞：普適化平臺(tái)；自主安防；信息采集

1研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀

國家發(fā)展離不開能源，因此石油相關(guān)產(chǎn)業(yè)仍舊有很大的市場空間。石油產(chǎn)業(yè)作為我國經(jīng)濟(jì)增長的一大動(dòng)力，發(fā)揮著不可替代的作用。同時(shí)，我國經(jīng)濟(jì)總體規(guī)模較大，且機(jī)器人擁有量和技術(shù)水平極低，隨著人工智能時(shí)代的來臨，各行業(yè)對機(jī)器人的需求數(shù)量也是相當(dāng)可觀的。而現(xiàn)階段對石油機(jī)器人的研究多局限于鉆桿連接、導(dǎo)管架安裝、水下開閥關(guān)閥、鉆井等，針對石油勘探開發(fā)領(lǐng)域的研究內(nèi)容較為匱乏。在進(jìn)行正式石油開采任務(wù)之前，石油勘探人員需要親身在野外進(jìn)行實(shí)踐，這就產(chǎn)生了很高的人力成本。在勘探設(shè)備方面，由于設(shè)備集成度低且操作復(fù)雜，據(jù)統(tǒng)計(jì)只有13%的勘探人員可以借助勘探機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)。同時(shí)，由于利益驅(qū)使石油盜竊日益猖獗，但由于油氣安保機(jī)器人的研發(fā)空白，使得油田需要投入大量的人力物力成本，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。最后，由于石油地質(zhì)行業(yè)的工作環(huán)境惡劣，但當(dāng)今市場上缺乏可以在信號失效區(qū)域仍能夠正常使用的石油勘探裝置。針對石油機(jī)器人存在的問題現(xiàn)狀，我們設(shè)計(jì)了本裝置，其具有高集成度，能夠自主完成勘探和安防任務(wù)，節(jié)約能源，對石油行業(yè)的節(jié)能減排具有一定的意義。

2設(shè)計(jì)方案

本文提出一種智能普適化石油勘探機(jī)器人平臺(tái)，其能自主實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息采集、地圖構(gòu)建、自主巡邏安防等功能。為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主運(yùn)行和勘探時(shí)的先遣偵查，本文采用在樹莓派嵌入式系統(tǒng)上移植ROS操作系統(tǒng)，調(diào)用相應(yīng)功能包，及時(shí)定位與地圖構(gòu)建算法與機(jī)器人自主導(dǎo)航控制。

3工作特性及應(yīng)用場景分析

平臺(tái)具有普適性和可開發(fā)性兩大特性：適用于各類機(jī)器人載體，可根據(jù)用戶需求，搭載勘探領(lǐng)域常用信息采集傳感器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的目標(biāo)功能。平臺(tái)采用開源性系統(tǒng)，用戶可以對其進(jìn)行二次開發(fā)。同時(shí)，本文提出油田安保功能主要用于油田、海上石油平臺(tái)、油氣管道等場所的安防巡邏于無人值守工作，達(dá)到解放人力，節(jié)約成本的效果，具體功能如下：（1）定時(shí)巡邏：按照設(shè)定時(shí)間路線進(jìn)行巡邏，對異常情況進(jìn)行檢測并處理。（2）入侵檢測：對進(jìn)入警戒區(qū)域的人員進(jìn)行檢測。采用激光雷達(dá)、深度攝像頭等傳感器對人體、人臉進(jìn)行分析定位。（3）聯(lián)網(wǎng)報(bào)警：檢測到異常，發(fā)送報(bào)警信息到監(jiān)控后臺(tái)。（4）現(xiàn)場警告：檢測到入侵后，機(jī)器人發(fā)出警告聲音，并開啟爆閃燈進(jìn)行警告。（5）防御處置：根據(jù)設(shè)定的防御等級及入侵的程度開啟防御，并根據(jù)檢測的目標(biāo)位置進(jìn)行瞄準(zhǔn)，智能分析，調(diào)整好姿態(tài)，激發(fā)武器，確保命中目標(biāo)。（6）遠(yuǎn)程操控：在后臺(tái)和移動(dòng)終端上查看現(xiàn)場情況，并對機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程操作5創(chuàng)新點(diǎn)與應(yīng)用。

4創(chuàng)新點(diǎn)與設(shè)計(jì)規(guī)劃

對比現(xiàn)階段石油地質(zhì)行業(yè)存在著勘探資源浪費(fèi)、設(shè)備功能單一、場地安防監(jiān)控投入成本高等能源消耗問題，本文提出的自主信息采集、地圖構(gòu)建及自主安防功能能夠進(jìn)行科考活動(dòng)先遣的地圖構(gòu)建，提供未知地域的二維平面地圖，提供更多的地域參考信息，方便科考隊(duì)員的后期工作。同時(shí)，本文提出的綠色普適化勘探機(jī)器人平臺(tái)，生產(chǎn)成本低，方便拆卸與維護(hù)，節(jié)約設(shè)備采購開發(fā)和人員成本。憑借系統(tǒng)自身具備多次開發(fā)能力的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)定制化服務(wù)。在林區(qū)巡檢、地震救援、商場服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域，擁有廣闊的應(yīng)用前景，具有一定創(chuàng)新性與節(jié)能減排意義。對于未來規(guī)劃設(shè)計(jì)，本文擬搭載基于無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程遙控同步抓取機(jī)構(gòu)，通過人體佩戴機(jī)械爪后對機(jī)械臂的遠(yuǎn)程遙控操作進(jìn)行地質(zhì)樣本等的遠(yuǎn)程控制自主采集。并針對石油地質(zhì)行業(yè)危險(xiǎn)程度及意外發(fā)生幾率大的特質(zhì)，通過自組網(wǎng)技術(shù)，及時(shí)搭建通信系統(tǒng)，保證機(jī)器人在惡劣環(huán)境下正常工作，防止設(shè)備損失。

參考文獻(xiàn)：

[4]宋偉科.基于多機(jī)器人的開放式智能控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)[D].天津大學(xué)，2012.

作者：白昊東 單位：山東省日照實(shí)驗(yàn)高級中學(xué)