點擊藍字

關注我們

(資料圖片)

上海市土木工程學會

小編語

隨著智能化技術的不斷革新，它在地下工程領域中的應用也愈發(fā)頻繁。小編曾和大家分享了不少來自國內(nèi)外的自動化/智能化地下工程施工技術，本期我們將繼續(xù)這一旅程，前往以藝術和文化著稱的法國，一起來看看法國的工程師們在隧道施工自動化方面進行了哪些最新的嘗試與改進，又取得了哪些成果呢？

自動換刀機器人Telemach

布依格的Bouygues Travaux Publics團隊多年以來一直致力于隧道工程中的施工機器人研發(fā)，先后研發(fā)了Telemach換刀機器人、Roby鉆孔機器人、Jet-snake刀盤清洗蛇形臂等設備，目前經(jīng)過不斷的改進，已應用于多項隧道工程。 其中，自動換刀機器人Telemach是法國布依格公司為全球最大直徑的盾構隧道——香港屯門至赤鱲角接線隧道工程而開發(fā)的一款自動化設備。

屯門至赤鱲角隧道工程內(nèi)景

屯門至赤鱲角接線隧道位于海面以下50m，長4.2km。為減少人工操作，增加高壓環(huán)境（超過5bar）中的施工安全性，施工方?jīng)Q定應用自動換刀機器人Telemach完成作業(yè)。 Telemach換刀機器人可在盾構開挖倉內(nèi)部將已經(jīng)磨損的刀頭拆卸，施工人員更換新的刀頭后，再由其安裝到盾構機上。機器人安裝在刀盤邊緣，可以輕易更換刀盤外圈磨損最為嚴重的20%滾刀，而這些滾刀占據(jù)整個換刀作業(yè)的80%。

工作中的TELEMACH

Telemach裝備了一個多功能集成的機械臂，可以完成包括清洗和換刀在內(nèi)的多種任務。機械臂的材料與結(jié)構經(jīng)過特殊設計，在經(jīng)過3年的改進后，目前它已經(jīng)可以在7bar的高水壓環(huán)境下穩(wěn)定運行，此外，機械臂前段還配備了攝像頭，讓工作人員可以通過圖像的方式直觀地了解作業(yè)情況，并在出現(xiàn)問題時通過遙控進行手動干預。

TELEMACH在實際使用過程中對設備和工況存在一定要求：

■由于Telemach尺寸限制，只適用于直徑超過11m的TBM，且刀具以滾刀為主，才能發(fā)揮最大作用。

■ 應用Telemach需要對滾刀部件進行重新設計：傳統(tǒng)滾刀由11個獨立部件組成，專用刀則為一體化，由可相對移動的部件組成。

專為TELEMACH設計的滾刀

■團隊正在開發(fā)適應其他工況的新版Telemach，同時改進滾刀定位功能與操作模式等。

TELEMACH在盾構中的位置

使用TELEMACH后，施工方不需要再安排潛水員在水下高壓環(huán)境和密閉環(huán)境中進行帶壓換刀，也減少了重型元件與工人的直接接觸，大大提升了施工過程的安全性。除了屯門隧道外，這種換刀機器人還在香港蓮塘-香園圍口岸龍山隧道等工程中得到了成功應用，進行了超過百次高水壓下的換刀。

工作中的TELEMACH

隧道內(nèi)鉆孔機器人—ROBY850

隧道內(nèi)鉆孔是一項繁瑣的工作，并且給工人帶來健康和安全風險，為此，法國能源與服務部的工業(yè)卓越中心與布依格公司聯(lián)合開發(fā)了自動鉆孔機器人ROBY850。

ROBY850在香港項目中的應用

ROBY850是一種完全自動化的機器人，它可以自主定位，然后通過遙控自行推車移動工作位置。抵達工作位置后，機器人會先使用內(nèi)置的3D相機驗證是否存在障礙物，然后再開始鉆孔和安裝接頭。 機器人內(nèi)置了接頭儲存盒，可容納單項作業(yè)所需的所有接頭。讓機器人可以在沒有補給的情況下，一次性完成作業(yè)。作業(yè)完成后，ROBY 還會清理現(xiàn)場以避免揚塵問題。 ROBY 能夠通過編程 進行調(diào)整， 以適應不同位置上的鉆孔作業(yè) ， 必要時， 還可以 更換機械臂與作業(yè)機械手以應對更復雜的作業(yè)環(huán)境。

ROBY850可以完成隧道頂部的鉆孔任務

目前ROBY850需要一位人類來輔助作業(yè)，這名人類操作員負責讓機器人停在正確的位置。在機器人自主檢查現(xiàn)場后，操作員還需要人工檢測這些信息，確認施工現(xiàn)場是否真正安全，隨后機器人將進入自動工作狀態(tài)。

ROBY850同時還具備高精度

根據(jù)布依格公司的宣傳，這款機器人在經(jīng)過改進后，目前的理論鉆孔精度已經(jīng)達到±1mm，一小時可以完成40個鉆孔。 值得注意的是： 在5年前，這款機器人的初級版本 首個鉆孔精度僅為±1.5cm，剩余3個孔精度則為首孔的±2mm，一天之內(nèi)只能完成約180個鉆孔。 由于目前ROBY 850在效率和準確度方面都表現(xiàn)優(yōu)異，所以在澳大利亞，法國等地的工程中得到了許多應用，取代了大量危險工作條件下的勞動力。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和機器學習

除了自動化技術外，法國布依格公司在智能化領域也有不小的投入。為了能夠給機器學習提供完整且豐富的數(shù)據(jù)，布依格公司首先研發(fā)了一套全新的傳感器和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。

這套檢測系統(tǒng)被命名為MOBYDIC

這套系統(tǒng)能夠?qū)崟r檢測盾構運行中的各種數(shù)據(jù)，包括刀具磨損，地質(zhì)情況等信息，獲得的數(shù)據(jù)會由數(shù)據(jù)團隊進行處理，經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)會被用于機器學習算法訓練。布依格公司期望，以此建立的AI將會具有智能控制盾構運作的能力。

數(shù)據(jù)分析和定位

該技術依舊在研發(fā)和訓練中

小編在過去為大家介紹過的管片拼裝機器人Atlas也是由法國布依格公司開發(fā)，點擊下方鏈接回顧：

結(jié) 語

目前，各國都在積極推進隧道的無人化施工，國內(nèi)外的企業(yè)機構都在積極研發(fā)相關技術。正所謂“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”，小編相信只有保持對國際同行技術發(fā)展的持續(xù)關注，才能確保我們在未來智能化盾構的競爭中贏得先機。

轉(zhuǎn)載自隧道網(wǎng)

內(nèi)容整理自網(wǎng)絡

供稿、編輯&排版：GDY

校對：Jacob

往 期 回 顧 新刊 視界 盛會 關注我們點擊圖片，識別二維碼 微信公眾號 / 土木科技期刊 / 土木視界

聲明：除非注明原創(chuàng)或出處，本號文章來源于網(wǎng)絡，由上海市土木工程學會進行整理，版權歸原作者所有，并對原作者進行感謝。如涉及侵權，請聯(lián)系我們刪除或做相關處理！

文章及圖片未經(jīng)允許請勿轉(zhuǎn)載和商用