制药企业夹层轨道巡检机器人应用分析

何万礼，杨简金 2026-03-20

夹层轨道巡检机器人作为特种空间智能巡检设备，能有效替代人工完成高危繁琐作业，提升巡检效率，并建立数字化档案，可以实现夹层全生命周期管理。本文通过论述某制药企业夹层轨道巡检机器人实际应用效果，分析系统运行的注意要点，归纳总结典型故障案例和处理办法，为推动夹层巡检机器人技术升级与功能完善提供理论参考与实践依据。

制药企业洁净生产车间的吊顶夹层是布设风管、水管、电缆桥架及工艺管道的关键区域，其环境参数的稳定性与设备运行的可靠性直接关系到洁净室的生产环境与药品质量，传统依靠人工定期巡查夹层的方式效率低下、劳动强度高，存在安全隐患多、无法实现连续监控、记录主观性强等弊端，因此，夹层巡检机器人的应用和推广显得尤为重要。某生物制药企业夹层轨道巡检机器人系统自投运以来，已连续运行超过 1 年，并完成了多次维护升级，现场运行情况总体良好，但也存在一些缺陷和技术上的不足。总结分析运行维护中的注意要点及典型故障案例，有利于实现夹层巡检机器人进一步推广与发展。

Part1夹层轨道巡检机器人系统主要功能

夹层巡检机器人系统包括本体、充电模块、动力模块、通信模块、全方位云台、高清摄像机、红外热成像仪、行 1 年以上。气体传感器、运算服务器等主要部件，将机器人技术和传感技术相结合，通过通信网络实现远程监控，搭载模块化检测设备，替代人工对夹层内部环境、设备进行日常检查，通过高精度红外智能诊断技术、图像智能分析技术，对管道等设备故障缺陷进行跟踪、报警系统联动，解决夹层区域大、设备环境复杂、设备缺陷不能及时发现与处理等问题，大幅提升夹层的信息化管理水平和运行安全保障能力。

1.1

自主巡检及遥控巡检功能

根据应用场景需要，机器人可进行“自主巡检”（定时、定点、定任务巡检）、“遥控巡检”等应用模式。在自主巡检模式下，系统根据预先设定的巡检内容、时间、周期、路线等任务参数信息，对夹层内部环境、设备运行情况、可能存在跑冒滴漏等安全隐患全面检查，巡检过程中若发现异常状态立即生成报警图像及列表向运维人员发出告警。

巡检机器人自主和遥控两种巡检模式可自由无缝切换，在机器人自主巡检过程中发出告警时，运维人员可以第一时间切换至遥控巡检模式并操控机器人快速到达报警位置，及时对异常情况进行查看并核实报警信息，以便迅速制定响应策略。

1.2

视频监控及环境监测功能

巡检机器人配备全方位双视云台，包括高清可见光摄像机、红外热成像仪，具备（第一人称视角）图像采集功能，可实现夹层内实时高清流畅的移动视频监控。红外热成像仪可对环境设备进行红外普测、精确测温和缺陷定点跟踪测温，并提供清晰的红外测试图像。此外机器人自身配备环境监测模块，具备监测夹层中 O ₂ 、H ₂ S、CH ₄ 、NH ₃ 、CO、温度、湿度、烟雾等环境信息及超限报警功能，能对夹层内的温度、湿度、氧气浓度、可燃及有害气体浓度进行监测，检测标准符合相关法规要求，并将检测数据及所在位置实时上传至机器人监控后台，实现夹层内环境设备状态实时监测，火灾风险等安全隐患的早期预警。

1.3

上位机人机交互功能

机器人人机交互管理系统平台上能直观地反映出机器人本体采集的视频信息及各种参数。对于复杂场景的巡检监测系统，平台可同时对多台机器人进行集中管理调度。平台系统包括数据统计、数据分析、异常告警、任务管理、报表等功能，系统自动存储、统计、整理与AI 智能分析巡检机器人采集的各种图象数据，并具备将巡检结果导出自定义格式的数据报表，供运维人员快速浏览阅读或形成巡检记录报告，以作归档使用。本地监控系统能提供简单、清晰的查询、统计、分析监测数据的功能。此外，机器人管理系统可升级接入综合监控系统平台，与综合平台监测数据融合应用、分析展示。运维人员可通过数据分析及管理要求，预判夹层环境设备运行风险隐患，及时制定预案管理。

Part2 夹层轨道巡检机器人系统应用场景

制药企业夹层内设备密集、管线错综复杂，包含产品输送管道、纯化水系统、风管以及电力桥架等关键设施，跑冒滴漏可能对洁净车间造成产品暴露及环境污染等严重问题。传统人工巡检耗时耗力，巡检频率低，无法覆盖全部关键点，存在潜在的安全与质量隐患。应用智能巡检机器人系统，可以提升生产安全性与质量稳定性。以某生物制药企业夹层内所应用的轨道巡检机器人系统（系统组成示意图如图 1）为例，该系统以机器人为主体，路基系统、管理系统为基础单元，搭配视频、温度、气体、烟雾感知系统，能够实现 7×24 小时不间断自动化巡检任务（巡检任务如图 2），对泵体、阀门、法兰连接点的跑冒滴漏现象进行精准识别。红外热成像仪能实时监测热力管道、电机轴承、配电柜等关键部位的异常温升，防范于未然，将环境异常与设备故障的发现时间从平均 24 小时缩短至即时，巡检效率提升至 300% 以上，有效避免了因夹层环境或设备故障导致的洁净室环境失控风险。巡检过程生成存储包含时间、位置、数据与图像的电子化巡检报告，为制药企业实现生产区域的无人化、智能化运维提供了关键技术支持，符合 GMP 与智能制造的发展趋势。

图 1 夹层轨道巡检器人系统组成示意图

图 2 巡检主要任务

Part3 夹层轨道巡检机器人系统运行注意事项

3.1

确保机器人巡检轨道、路线畅通

夹层内空间狭小、管线密布、设备布局紧凑，机器人沿敷设的不锈钢轨道运动，依靠高精度里程计及霍尔定位标签实现位置管控，运行路线畅通无阻是机器人安全、高效完成巡检任务的首要前提。

（1）合理的巡检路线设计能从源头上规避潜在障碍，轨道路径设计施工阶段，应综合考虑机器人的本体尺寸、相机云台等运动件运行中可能产生的轻微晃动，规避强电磁干扰源、高温、高湿及粉尘严重区域，预留出充分的安全余量，确保机器人与管道、桥架、结构柱及其他设备保持足够的静态安全净空，从根本上降低与周边设备设施的碰撞风险。

（2）日常运维过程中，定期进行线路巡查，通过人工目视和手动方式检查轨道本体有无明显变形、松动或损坏，支吊架、紧固件是否有效，重点排查轨道周边安全净空范围内是否存在障碍物，如风管脱落的保温层、临时堆积的物料、施工残留材料、散落的工器具等潜在的碰撞风险都需及时处理。此外，需检查轨道两侧的定位标签标识是否完好、清洁，确保机器人的导航与定位系统能准确识别。

3.2

加强保养维护

为保障夹层巡检机器人长期稳定运行，需建立系统化运维体系，日常维护中，机械部件定期清洁轨道接触面及机器人传感器、摄像头保护玻璃；每月对驱动轮、支撑轮、导向轮等易损组件磨损情况行定量测量，并建立磨损极限标准，达标后立即更换；电气系统每月定期紧固所有电气接头，防止振动松脱；每年使用标准仪器对红外热成像仪、气体传感器等测量部件进行精度标定，确保夹层内采集数据的准确性，同时细致性检查机器人密封性、接插件的防水性能，防止在潮湿、多尘的夹层环境中发生设备故障，检测电池健康度（容量衰减大于 20% 即更换）；定期检查上位机软件并更新控制算法、夹层设备地图数据，备份系统参数与巡检路径配置，优化存储空间，清理冗余数据，确保系统长期运行流畅。

建立维护、维修、更换记录电子化信息库，通过数据分析，重点评估常见重要件、易损件平均故障时间，科学优化备件库存，行进轮毂、双视云台、充电装置等关键备件按双库存管理，确保故障件 48 小时内可更换。

3.3

加强报警列表人工复查

夹层巡检机器人图像识别系统采用先进的深度学习算法，但其 AI 判断仍存在局限性，如临时放置的杂物可能被误判为设备缺陷或者入侵物体，特别是在复杂光线条件下，潜在风险的漏报或非关键异常存在过度报警，使得运维人员长期面对大量无效信息，反而忽略真正的报警信号。根据目前使用经验，夹层轨道巡检机器人对环境、设备异常状态 AI 识别的综合判断正确率约为 85%。为保障运行质量，应构建一个流程化、标准化的人机协同体系，强化报警列表人工复查操作。首先应建立分级报警与复核流程，依据报警事件的风险等级、可信度进行智能分级。对于低可信度或低风险报警（如轻微温度异常），系统自动触发“待确认”状态，由运行人员基于机器人实时回传的多角度视频、历史数据对比进行确认做出判断；对于高可信度的危险报警（如明火、高温），则应立即声光报警并同步启动人工复核，实现报警与复核同步进行，人工复核确认“是否误报”“误报原因（位置错误、角度偏移、光线过暗、光线过亮、其他误报）”并将复核结果保存至系统。

构建图像数据知识库，所有经人工复核的报警案例，其处理结果（如“确认误报”“确认为真实故障，已处理”）等详细信息均应录入知识库系统。运营前期大量人工复核数据既可作为运行人员的培训材料，持续提升复核人员的专业能力，又可通过标记正确的巡检样本优化 AI识别系统，在源头上降低未来同类误报的发生概率，从而实现系统闭环改进。

Part4 夹层轨道巡检机器人系统运行常见故障

4.1

机器人充电异常

巡检机器人采用“巡检 - 回充”的运行模式，具有自主充电功能，通过机器人本体上的充电触头与固定在轨道末端充电坞站内充电桩上的滑触式充电触头物理接触完成自主充电。试运行初期，巡检机器人在执行完巡检任务后，自动返回充电坞站内进行充电，多次出现充电状态不稳定，偶尔能够成功建立充电连接，但充电电流波动极大，时断时续，多次因“充电超时”或“连接异常”而中断，无法完成完整的充电周期。由于充电失败，机器人电池电量持续下降，最终导致其无法执行后续巡检任务。检查机器人本体充电触头灵活、导通电阻无异常，定位传感器功能校验显示正常，充电桩桩体供电电压稳定，充电触头无氧化、烧蚀现象，位置也无松动，充电桩功能完好。最终排查发现轨道在接近充电桩的最后 1m 处，存在约 5mm 的水平向内偏移，同时轨道轻微沉降使得轨道平面与充电桩触点平面出现不共面情况，导致充电触头接触位置偏差无法正常充电，通过对轨道几何参数重新校正并更新设置机器人定位坐标，充电功能随即恢复正常。

4.2

机器人行走电机故障

巡检机器人依靠驱动轮组单轨运行，系统投运后运行无明显异常，但随着单次巡检任务时间的延长，巡检频率的增加，出现非规律间歇性机器人在轨道直线段运行，特别是在通过轻微坡度或转弯段时行进卡滞，发出轻微的“嗡嗡”异响。最后一次巡检过程中，机器人于轨道弯段爬坡处完全停止运动。现场检查发现，通电后机器人主体功能正常，但驱动轮无法转动，触摸故障侧驱动电机外壳，感觉明显发烫。检修过程中用手动推动机器人，确认轨道本身平整无异常，机器人行走轮无机械性卡死，电气线路无破损短路迹象，电池供电电压稳定。电机本体拆解发现其内部驱动模块有明显烧灼痕迹，元件表面变色，并测得回路电阻值异常，证实驱动模块因过热而击穿短路。替换安装同型号规格的新驱动电机，精细校准与优化驱动参数，设置更严格的过热保护阈值，检修调试后机器人恢复稳定运行。

Part5 结语

巡检机器人的应用显著提升了洁净车间夹层等复杂工业环境下的巡检效率与安全性，有效降低了人工风险及劳动强度。本文通过实际应用案例分析，验证了其可靠性及维护要点 , 为推动夹层巡检机器人技术升级与功能完善提供了理论参考与实践依据。未来随着传感技术、人工 AI 智能分析的持续进步，期望下一代机器人将向更高智能化、集成化、集群协同化方向发展，进一步构建无人化、智能化的巡检系统，为智能制造与安全生产提供更核心保障。

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责任编辑：邵丽竹

审　　核：何发