智能化石油勘探机器人平台设计分析范文

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摘要：本文提出了以节能减排为核心理念，结合人工智能技术设计了一种智能普适化石油勘探机器人平台。平台具有信息采集、地图构建、自主巡逻安防等功能，能够解决现阶段行业中存在的能耗问题，具有一定意义。

关键词：普适化平台；自主安防；信息采集

1研究背景及发展现状

国家发展离不开能源，因此石油相关产业仍旧有很大的市场空间。石油产业作为我国经济增长的一大动力，发挥着不可替代的作用。同时，我国经济总体规模较大，且机器人拥有量和技术水平极低，随着人工智能时代的来临，各行业对机器人的需求数量也是相当可观的。而现阶段对石油机器人的研究多局限于钻杆连接、导管架安装、水下开阀关阀、钻井等，针对石油勘探开发领域的研究内容较为匮乏。在进行正式石油开采任务之前，石油勘探人员需要亲身在野外进行实践，这就产生了很高的人力成本。在勘探设备方面，由于设备集成度低且操作复杂，据统计只有13%的勘探人员可以借助勘探机器人进行作业。同时，由于利益驱使石油盗窃日益猖獗，但由于油气安保机器人的研发空白，使得油田需要投入大量的人力物力成本，造成严重的资源浪费。最后，由于石油地质行业的工作环境恶劣，但当今市场上缺乏可以在信号失效区域仍能够正常使用的石油勘探装置。针对石油机器人存在的问题现状，我们设计了本装置，其具有高集成度，能够自主完成勘探和安防任务，节约能源，对石油行业的节能减排具有一定的意义。

2设计方案

本文提出一种智能普适化石油勘探机器人平台，其能自主实现环境信息采集、地图构建、自主巡逻安防等功能。为实现机器人自主运行和勘探时的先遣侦查，本文采用在树莓派嵌入式系统上移植ROS操作系统，调用相应功能包，及时定位与地图构建算法与机器人自主导航控制。

3工作特性及应用场景分析

平台具有普适性和可开发性两大特性：适用于各类机器人载体，可根据用户需求，搭载勘探领域常用信息采集传感器设备，实现相应的目标功能。平台采用开源性系统，用户可以对其进行二次开发。同时，本文提出油田安保功能主要用于油田、海上石油平台、油气管道等场所的安防巡逻于无人值守工作，达到解放人力，节约成本的效果，具体功能如下：（1）定时巡逻：按照设定时间路线进行巡逻，对异常情况进行检测并处理。（2）入侵检测：对进入警戒区域的人员进行检测。采用激光雷达、深度摄像头等传感器对人体、人脸进行分析定位。（3）联网报警：检测到异常，发送报警信息到监控后台。（4）现场警告：检测到入侵后，机器人发出警告声音，并开启爆闪灯进行警告。（5）防御处置：根据设定的防御等级及入侵的程度开启防御，并根据检测的目标位置进行瞄准，智能分析，调整好姿态，激发武器，确保命中目标。（6）远程操控：在后台和移动终端上查看现场情况，并对机器人进行远程操作5创新点与应用。

4创新点与设计规划

对比现阶段石油地质行业存在着勘探资源浪费、设备功能单一、场地安防监控投入成本高等能源消耗问题，本文提出的自主信息采集、地图构建及自主安防功能能够进行科考活动先遣的地图构建，提供未知地域的二维平面地图，提供更多的地域参考信息，方便科考队员的后期工作。同时，本文提出的绿色普适化勘探机器人平台，生产成本低，方便拆卸与维护，节约设备采购开发和人员成本。凭借系统自身具备多次开发能力的优势，实现定制化服务。在林区巡检、地震救援、商场服务等多个领域，拥有广阔的应用前景，具有一定创新性与节能减排意义。对于未来规划设计，本文拟搭载基于无线传输模块实现的远程遥控同步抓取机构，通过人体佩戴机械爪后对机械臂的远程遥控操作进行地质样本等的远程控制自主采集。并针对石油地质行业危险程度及意外发生几率大的特质，通过自组网技术，及时搭建通信系统，保证机器人在恶劣环境下正常工作，防止设备损失。

参考文献：

[4]宋伟科.基于多机器人的开放式智能控制系统关键技术研究与开发[D].天津大学，2012.

作者：白昊东 单位：山东省日照实验高级中学