智能化又一力作 RigArm機械臂解放井架工雙手

隨著作業時間延長，井架工的作業效率也急劇下降，這將會嚴重影響作業效益。因此，為解放井架工雙手，RigArm公司研發了一種新型智能機械臂。

來自 Alex Endress

編譯 白礬 二丫

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鑽井設備廠商RigArm的研究數據顯示：鑽井作業過程中，最好的井架工排列管柱工作的初期速率約為20秒/根。但這只是精力充沛時的最高速率，隨著作業時間延長，作業人員的疲勞程度也相應增加，效率隨之下降。RigArm創始人兼負責人Vlad Jorgic說：「假設一個井架工在二層台要排列200根管柱，那麼疲勞程度加劇，毫無疑問，工作速率也會迅速下降。」為了實現陸地鑽機二層、三層台管柱排布自動化，RigArm正在研發一款智能液壓機械臂。「我們的目標是實現管柱排布的自動化，控制人員只要在司鑽房內發布指令，機械臂就能完成整個流程。」

機械臂重量僅為2000lb，一般固定在二層台，操作人員在司鑽房內發布指令，機械臂在液壓控制下就可以完成所有工作，RigArm聲稱機械臂的工作速率可以達到20~25根/秒。

為了掃描二層台景象和精確排布管柱，同時避免設備碰撞，機械臂的頂端安裝了一個激光探測感測器（LIDAR）和兩個超聲波感測器。Mr Jorgic說，「感測器尋找到管柱，然後機械臂執行排列操作。管柱的位置並不固定，所以自動導向功能就顯得非常重要了。」

LIDAR感測器

超聲波感測器在油氣行業的應用已經非常普遍，但LIDAR感測器的跨界應用（借鑒於自動化行業）還是首次。LIDAR最早出現在1960年，2000年之後製造業的快速發展帶動了LIDAR的廣泛應用，2010年之後，自動化行業開始將LIDAR應用到汽車無人駕駛技術的研發中。

Mr Jorgic表示，正是意識到了無人駕駛汽車對路況識別與機械臂對鑽桿識別的相似性，RigArm才決定將LIDAR感測器引入到機械臂的設計中。「鑽台上的情況複雜多變，我們要隨時做好作業不順利的準備，所以機械臂應該能夠快速識別作業條件的變化，並可以迅速做出反應，這就是引入LIDAR的意義。」

RigArm機械臂研發挑戰

機械臂研發過程中最大的挑戰是對管柱定位演算法的優化，Mr Jorgic表示，「目前研發人員正在嘗試將演算法與機械臂攝像機的三維掃描影像結合在一起，希望以此來解決定位的難題。如果某個感測器的數據與三維影像不一致，那麼系統將會自動忽略來自該感測器的錯誤數據，以保證作業順利進行。常規機械臂操作程序都是預先植入的，而我們公司要做的則完全不同，我們設計的機械臂具有自主的行為規劃功能，它能根據環境變化更新自身程序。」

RigArm機械臂研究進展

目前，RigArm公司的機械臂已經完成了實驗室測試，正在北美陸地油田尋找現場測試的機會，預計測試將會持續至少六個月。「我們想在現場油管排列工作中測試機械臂工作性能，穩定性數據對我們來說非常重要，對那些對機械臂的高效性感興趣但不願承擔相關風險的開發商也同樣重要，所以我們必須要證明研發的機械臂具有極好的穩定性。」

Mr Jorgic多次強調：「我們研發的機械臂並不是通過操作桿進行遠程控制，因為那樣的操作難度太大了。管柱排布的整套工作都可以由我們研發的機械臂自動完成，操作人員只需在司鑽房內按下驅動按鈕即可。」針對目前還在測試中的機械臂，Mr Jorgic表示該產品有望在2017年首次在北美市場投入應用。

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