在國家能源安全戰(zhàn)略與“雙循環(huán)”發(fā)展格局的指引下，山東建筑大學管道機器人研究團隊在項目負責人的帶領下，成功研發(fā)“多融合自巡航全管道檢測機器人——‘LPR’系列管道機器人”。該機器人通過五大核心技術創(chuàng)新，破解了傳統(tǒng)管道檢測在中小口徑適配、復雜環(huán)境通行、高精度探傷等領域的行業(yè)痛點，為城市給排水管網等基礎設施的安全運維提供了高效智能的解決方案，標志著我國在中小型管道檢測裝備領域實現(xiàn)了從技術跟跑到自主領跑的跨越。

 

一、核心技術：五大創(chuàng)新構建全流程檢測閉環(huán)

 

機器人采用分層協(xié)同架構，通過模塊化設計、多傳感器融合、三足履帶驅動等核心技術，形成覆蓋“適配-通行-檢測-分析-應用”的全流程技術閉環(huán)，性能指標達到國內領先水平。

 

（一）模塊化適配系統(tǒng)

 

采用綠色模塊化設計理念，可通過更換功能模塊快速適配Φ813mm~Φ1016mm的城市污水管、暖氣管道等多場景需求。模塊支持快速拆卸更換，維修成本較傳統(tǒng)人工降低40%，同時縮短產品迭代周期，滿足不同行業(yè)定制化檢測需求。

 

圖為團隊成員正在進行設備調試

（二）三足履帶獨立驅動系統(tǒng)

 

創(chuàng)新設計三足中心對稱履帶驅動結構，每組履帶配備獨立電機與同步帶傳動，可實現(xiàn)0~6m/min平穩(wěn)運行。可自主跨越管道內障礙，通過R≥2D彎管無干涉，在污染、腐蝕等復雜環(huán)境中附著能力強，越障成功率較傳統(tǒng)輪式機器人提升85%。

 

（三）多傳感器融合檢測系統(tǒng)

 

融合紅外激光雷達、漏磁檢測模塊、CCD攝像頭等多類傳感器，搭載LVI-SAM算法與模糊邏輯控制器，實現(xiàn)厘米級定位精度與無GPS環(huán)境自主作業(yè)。管道缺陷檢測漏檢率低于0.7%，較傳統(tǒng)人工檢測效率提升180%，可精準識別疲勞裂紋、腐蝕損傷、焊縫缺陷等各類問題。

 

（四）無纜長續(xù)航能源系統(tǒng)

 

優(yōu)化能耗模型與電源管理系統(tǒng)，擺脫傳統(tǒng)拖纜供電限制，續(xù)航時間可達50-160min，支持長距離管道連續(xù)檢測。創(chuàng)新的能量分配算法使核心模塊能耗降低30%，確保檢測過程中數據采集與傳輸的穩(wěn)定性。

 

（五）大數據缺陷分析系統(tǒng)

 

實時采集管道環(huán)境、缺陷位置、損傷程度等數據，構建三維管道數據模型，通過大數據分析劃分安全等級，為維修方案制定提供精準依據。在模擬檢測中，山地管道路徑規(guī)劃效率提升35%，缺陷定位誤差控制在厘米級。

 

二、創(chuàng)新亮點：實戰(zhàn)驗證與產業(yè)賦能雙突破

 

（一）國內首創(chuàng)多場景兼容技術

 

團隊于寒假期間赴某市政工程公司及 3 家污水處理廠開展實地調研與深度訪談，該機器人在城市地下管網場景中表現(xiàn)穩(wěn)定，通信穩(wěn)定性較市面同類產品提升5倍，極端環(huán)境適應性提高60%。其無纜運行設計解決了易燃易爆環(huán)境下的安全隱患。

 

（二）產學研用深度融合

 

項目已獲2項國家發(fā)明專利，形成“技術研發(fā)-實地測試-標準制定”的完整鏈條。與某鑄造機械有限公司等企業(yè)達成技術合作，參與制定管道檢測行業(yè)標準，推動產業(yè)規(guī)范化發(fā)展。

 

圖為團隊成員到實驗基地調研參觀

（三）綠色經濟與成本優(yōu)勢顯著

 

模塊化設計減少資源浪費，檢測過程零污染，符合“綠色絲路”發(fā)展理念。產品定價20萬元，較國內外同類產品(普遍30萬元以上)成本降低30%，同時將檢測時間縮短一半以上，大幅降低企業(yè)運維成本。

 

三、應用場景：從排水管道到多領域發(fā)展

 

（一）給排水管道運維

 

在實地城市地下排水管道檢測中，可實現(xiàn)長距離管道腐蝕、泄漏等隱患的精準檢測，模擬測試中管道檢測效率提升35%，動態(tài)響應時間僅0.35秒，為給排水管道安全筑牢防線。

 

（二）城市基礎設施巡檢

 

適配城市污水、暖氣、電力等地下管網檢測，3臺機器人協(xié)同作業(yè)可替代傳統(tǒng)200分鐘單機工作量，效率提升185%，有效解決城市管網人工檢測難度大、安全風險高的問題。

 

（三）多領域延伸應用

 

未來將拓展至海底管道檢測、工業(yè)管道維護、軍工設施巡檢等領域，響應國家“低空經濟”與智能制造戰(zhàn)略，推動管道檢測產業(yè)從工具型向生態(tài)型升級。

 

四、社會價值：技術創(chuàng)新守護民生安全

 

該機器人的成功研發(fā)，不僅解決了傳統(tǒng)管道檢測“效率低、風險高、精度差”的痛點，更實現(xiàn)了中小型管道檢測從“事后維修”向“事前預警”的轉變。在城市地下管道維修中，保障運維人員生命安全;其大數據分析能力為管道建設規(guī)劃提供科學支撐，助力構建安全、高效、綠色的基礎設施網絡。

 

“多融合自巡航全管道檢測機器人”以“技術創(chuàng)新+產業(yè)賦能+民生保障”為核心，構建了“單機智能-多場景適配-生態(tài)服務”的發(fā)展路徑，為管道檢測行業(yè)提供了可復制的標桿模式。隨著技術迭代與市場拓展，該項目有望成為我國高端裝備“走出去”的新名片，引領全球管道檢測技術革新，為能源安全與城市可持續(xù)發(fā)展注入強勁動力。

 

作者：張煥龍

(新媒體責編：wa123)