短短三分钟攀爬300米，除锈效率提到60%，储罐除净率提高至95%……近日，国内首创储罐内壁除锈机器人在江苏扬农化工股份投入使用。这个由扬州工业职业技术学院师生研发的“蜘蛛侠”走位灵活，只见它攀附在储罐上，避障、清污、除锈，俨然一副高空作业多面手，安全、高效、环保的机器人赢得了现场工程师一片赞誉。
在化工行业，储罐是贮藏各类化工产品的常用工具。储罐在长期运行中受外界环境和罐体内部存储介质侵蚀，极易在罐体内外壁产生腐蚀现象。同时，随着使用时间增加，储罐防腐层老化严重，破损脱落现象增加，加剧了罐体腐蚀，导致储罐机械强度和安全性能降低，为提高储罐的使用寿命，需对其定期进行除锈防腐作业。
“化学罐体除锈是一项高成本甚至是高危险行业。”江苏扬农锦湖化工有限公司生产部部长施乃臣介绍说，化工企业的储罐矮则几米，高则几十米。以往在储罐内壁除锈防腐作业中，一般采用搭设满堂脚手架施工，工程成本增加、劳动强度大，施工效率低，且产生的固废物对环境安全和操作人员身体健康都会产生负面影响，有中毒、窒息、坠落风险。
2021年以来，扬州工业职业技术学院智能制造学院冯辰、张正烨和许晓东教师团队历时两年多国内首创化工储罐内壁除锈机器人。该机器人通过吸附-移动矛盾分解技术，多机构动作分配技术以及全局环境轨迹分段技术，实现储罐内壁吸附、稳定行进、精准除锈，用于碳钢储罐内壁等不规则曲面除锈作业，从而减少工人作业危险，提高企业产能。
如何在弯曲的金属壁面上移动？怎样克服高腐蚀性环境？这些难题是研制储罐内壁除锈机器人必须跨过的坎。
“我们从壁虎爬行的动作上得到了启发，模仿壁虎脚爪的结构，设计了由弹性脚掌和磁吸附脚趾组成的自适应电磁吸附装置，使机器人可以在蜿蜒起伏的储罐内壁上实现可靠吸附。”工程现场，张正烨一边操作着机器人一边解释着原理，团队为机器人特地设计了分组交替式的控制算法，可根据罐壁的形状调节机器人运动的速度和方向。
“机器人面对高度小于10厘米的焊点和导管，可以轻松自主越障。” 江苏扬农锦湖化工有限公司生产部部长施乃臣对机器人赞不绝口，机器人装备了可以自动生成最优轨迹的算法软件。只需输入储罐模型和参数，便可生成行程短、无死角的行进路线。并通过夜视摄像头对机器人的巡检工作进行实时的监控。
“为了提升除锈效果，我们通过激光雷达对储罐的内壁进行持续扫描，并对扫描结果进行图像处理，以确定锈蚀位置和锈蚀程度，自动调节除锈水射流的压强和角度，做到精准除锈，同时开源节流。” 项目负责人孙帅帅介绍说，为了实现这些功能，机器人反复测试上千次，完成机器人控制程序上万行，累计修改调整128次，机器人粉身碎骨10余次。现在团队研发的机器人能够实现在化工储罐内壁的吸附移动、翻越常规的焊缝、导管、精准除锈。
据了解，这款储罐内壁作业机器人，填补了市场的技术空白。经技术检验结果显示，该机器人防护等级、静电等级、除锈等级均优于国家标准。经历技术迭代五次，该项目已获得10项发明专利，1项软件著作权。2023年9月份以来，已经在国内10余家化工企业试用，减少停工维保时间56%，累计减少企业停产损失80余万元。
通讯员 许怀芝 现代快报/现代+记者 顾潇
