定量智能采样机器人（空调风管检测机器人）项目推广

定量智能采样机器人（空调风管检测机器人）项目推广
东华大学管道机器人项目公司—上海竞川科技开发有限公司
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定量智能采样机器人是按照国家卫生部颁发的《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》以及《公共场所集中空调通风系统卫生规范》、《公共场所集中空调通风系统卫生学评价规范》、《公共场所集中空调通风系统清洗规范》的要求，对中央空调通风系统管道内的灰尘以及微生物进行定量收集并进行现场定量检测的专用设备。

一、设备适用单位：全国各地卫生疾病监控中心

二、目前国内外采样机器人基本上存在以下技术问题：
1，运动系统难以适应复杂的管道现场状况：由于之前的采样机器人运动系统设计简单，无法翻越大的垂直障碍物以及攀爬大角度的斜坡，所以很难达到卫生部对检测机器人运动性能的要求。在实际的检测工作中只能在结构相对简单的管道内工作。
2，采样功能无法适应专业检测需要：之前的采样机器人的采样系统全部采用毛刷转动的收集方法，利用固定的收集容器盛放。首先由于采样系统是检测机器人的一个固定组成部分，无法作到一次采样后即时消毒处理，所以无法承担专业的大量的频繁检测工作。其次采样系统的简单化同样使专业的检测者无法对检测工作进行定量的控制，以及进行灵活多变的现场处理。更无法达到卫生部对采样精度以及采样一致性的要求。
3，监视录像功能不完善：之前的采样机器人的监视视频系统基本上都是固定视角，没有设计水平360°以及仰俯180°多角度监视功能，辅助灯光也不能作到随视角变动的功能，无法达到卫生部的技术要求。
4，控制系统功能单一：之前的检测机器人由于整体的功能简单化，使得其控制系统功能单一，无法进行智能化处理。面对大量复杂的检测工作以及高精度数据处理都无法实现，极大的增加了检测工作者的劳动强度以及出现大量错误的可能。

三、定量智能采样检测机器人技术说明：
1，运动系统：本机器人运动系统使用了专门设计的履带式传动系统。
它的主要特点有：①，特制的耐磨高摩擦力履带在确保机器人长时间大工作量使用的前提下，同时保证了机器人抓地的牢固性。②，特殊设计的履带传动结构使机器人可以翻越70毫米高度的垂直障碍以及爬上45°以上的斜坡。③，运动系统包含两套完全独立控制的强大动力机构，使机器人在管道内可以灵活的运动，完成前、后的直线运动以及进行任意角度的可调半径的转弯动作。

2，采集系统：本机器人采集系统是专门为专业检测单位设计的，完全可以承担任何复杂的检测工作。
它的主要特点有：①，采集系统采用独特设计的密闭气动系统，使整个采集工作在一个密封的独立空间内完成。②，可方便更换的过滤袋既保证了大量灰尘盛放又使每个采集工作之间避免了交叉污染。在10秒内可更换的收集盒便于被拆下进行消毒处理。③，灰尘以及微生物的收集采用了在密封条件下的高真空收取，以及次高压气体辅助推动的方式，既作到整个收集区内的灰尘彻底被收集，又避免了使用毛刷等固定收集方式的交叉污染。

3，监视录像系统：本机器人的监视录像系统被设计为一个相对独立的单元，它的主要特点有：①，整个视频采集系统包含高清晰度摄像头以及照明灯，两者被设计成为一个整体，灯光可以随摄像头的视角进行转动。②，独立的摄像头的视角调整系统，可完成独立的水平方向360°(可要求增加仰俯方向180°)的转动，方便机器人在扁平管道以及大型管道内的检测需要。③，视频采集信号除可在模拟监视器上显示，在模拟收录设备上存储外，还可经过数字化装置处理后直接在计算机上显示以及收录存储。

4，控制系统：本机器人采用工业级的微处理芯片以及工业标准的德国西门子S7-200PLC作为控制核心，结合多种高精度传感器与专业设计的软件系统配合工作。
它的主要特点有：
①，可对机器人运动系统进行高精度，智能化的控制，可在管道内使机器人按照规定程序运动，实现前进、后退、爬坡，转弯（如增加少量配件可实现机器人的定转弯半径的运动方式）等复杂运动。为整个检测工作标准化、程序化、智能化打下了坚实的基础。
②，控制系统可使采样工作自动化，智能化。检测人员可在任意时刻对机器人发送收集采样命令，由控制系统控制机器人自动完成整个采样工作的进行，包括放下收集盒、采样前处理工作、开动次高压装置与真空装置、收集采样、采样后处理工作、停止次高压装置与真空装置、升起采集盒、发送采样完成信号等。以及对整个采样过程中的各个状态参数进行控制。并对程序执行中产生的任何错误进行容错处理。
③，控制系统具有强大的数据分析处理能力，可精确计算机器人已经进行过的采样面积，再配合由美国专业芯片制造公司生产的工业级芯片为核心的高精度应变传感器，在检测现场就可对收集的灰尘做出精确的数据处理，并显示单位面积的积尘数据。
④，控制系统包含一套方便调整的软件系统，可对检测工作的历史数据进行储存，并把相关的控制参数记录在案，方便检测人员定期对整个检测工作中相关参数的分析处理，并对相关控制参数进行个性化的调整。
总之，定量智能采样机器人面对复杂的管道检测工作，将最大限度的满足专业检测单位对智能化、标准化、程序化、方便化检测工作的需要。

四、系统标准配置：
1，定量智能采样机器人本体，包括：运动、采样、监视三个系统
2，控制电缆，包括视频电缆与电缆插头
3，控制系统，集成在运输箱内，包括控制机器人工作和称量系统两个部分，以及一个手持式的控制盒
4，5″液晶显示器，用于视频监视。
5，视频数字压缩盒，将数字信号直接显示并存储于笔记本电脑内。
6，可反复使用的收集盒，10个，可经消毒后重复使用，包含密封件。
7，可反复使用的接气管，20根，可与收集盒一样进行消毒处理。
8，过滤袋更换封口，10个，可与收集盒一样进行消毒处理。
9，小型管道检测机器人，1台，用于小型管道的视频检测与土样收集（无定量功能）
10，人工用定量检测设备，用于人工在管道可到达位置进行定量采样。
11，运输箱，铝制包装箱。
客户可要求增加的个性配置：1，控制用触摸屏，替换控制按钮。2，硬盘录像机，可节省笔记本电脑，作为视频存储设备。3，小型管道定量检测机器人，用于小型管道的定量检测机器人。

五、附录（卫生部规范中对检测机器人设备的技术要求，摘自《公共场所集中空调通风系统清洗规范》附录M——专业清洗设备的技术要求）：
M4.1 风管内部采样机器人
M4.1.1 机器人组成：主要包括运动系统、采样系统、监视录像系统、操作控制系统等。
M4.1.2 运动系统：能够在风管内前进、后退、左转弯、右转弯，单方向行走距离不小于20米，最快移动速度应不低于10米/分钟，并在速度范围内可调节，能够越过高4厘米、坡度大于40的障碍。
M4.1.3 采样系统：采样机器人应能到达180×250mm 以上的矩形风管内部的规定部位，定量收集风管底面积尘和微生物样品，微生物采样过程中应保证无菌操作。
M4.1.4 采样精度：积尘采样和微生物采样与标准法的相对误差均应小于20%。
M4.1.5 一致性：在相同积尘量的条件下采集样品，其相对偏差应小于10%。
M4.1.6 监视录像系统：采样机器人应能观察风管内不同部位的状况，摄像头应能水平方向旋转360、俯仰方向旋转180。
M4.1.7 记录功能：能够将观察到的风管内部状况清晰地记录为影像资料。画面不得出现雪花、条纹、波纹、重影和黑白影像。
M4.1.8 照明功能：采样机器人的照明灯光应与摄像头同步旋转，满足风管内部不同位置清晰观察的需要，照明范围应与监视装置的视角相适应。
M4.1.9 操作控制系统：操作与控制必须在风管外部进行。操作与控制系统重量不大于3Kg。
M4.1.10 机器人的供电电压：应不高于36V。