全自主避障爬坡、測定周邊氣體成分、智能噴霧降塵、掌子面三維成像掃描……
6月26日，在某超大型隧道工程施工現(xiàn)場，由電子科技大學(xué)荷福研究院、中建八局共同研發(fā)的大型隧道防爆多功能巡檢機器人實地完成了隧道內(nèi)環(huán)境探測、掌子面掃描等隧道作業(yè)難題，順利通過現(xiàn)場測試演練，為接下來該多功能機器人正式應(yīng)用于超大型隧道工程施工奠定了堅實基礎(chǔ)，賦能現(xiàn)代化施工。
瞄準(zhǔn)隧道施工痛點解決實際難題
長期以來，爆破后山體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、多種未知成分氣體泄露、揚塵濃度高等問題一直是隧道工程施工領(lǐng)域的痛點。在傳統(tǒng)施工方法下，只有在全天候開啟隧道通風(fēng)風(fēng)管的情況下依賴人力靠近觀察、檢測，工程人員的生命健康面臨著各種潛在風(fēng)險。
“爆破了之后隧道里哪些地方產(chǎn)生了哪些氣體？是炸多了還是炸得不夠？掌子面的結(jié)構(gòu)是不是穩(wěn)固？”研發(fā)團隊成員表示，如果能通過一臺機器人前去爆破后的區(qū)域探明這些問題，既能更好地保障施工人員的生命安全，也可以極大地提高施工效率。
圍繞消除隧道中隱性局部水文、地質(zhì)與易燃易爆氣體等安全隱患，研發(fā)團隊在這臺多功能巡檢機器人中集成了危險氣體檢測與定位、掌子面三維成像掃描、智能噴淋降塵噴霧、無人駕駛越障行進(jìn)、超寬帶通信導(dǎo)航定位、實時遠(yuǎn)程遙控聯(lián)動與AI超算預(yù)警監(jiān)控等多項應(yīng)用，可以實現(xiàn)隧道施工過程中掌子面結(jié)構(gòu)機動成像分析、多類易燃易爆危害氣體檢測及氣源位置分析、實時降塵噴霧、作業(yè)區(qū)域360度全向監(jiān)測及實景建模等功能。
“如果說過去爆破后通常需要等待或長或短的時間才能讓工程人員前往作業(yè)面附近察看，我們的這款機器人在爆破后就可以馬上前往爆破點附近進(jìn)行環(huán)境檢測，相當(dāng)于讓機器人打前站，分析不安全因素，并將數(shù)據(jù)和視頻呈現(xiàn)在項目部大屏幕上。”研發(fā)團隊成員說。
自主研發(fā)圖像識別算法作業(yè)更加智能
隧道作業(yè)環(huán)境惡劣，工況多變，需要機器人自身具備強大的適應(yīng)能力。
因此，“防爆”成了最重要的標(biāo)準(zhǔn)。從內(nèi)部的電機、電池到插頭、整機，機器人都要滿足相應(yīng)的防爆標(biāo)準(zhǔn)。研發(fā)人員表示，“如果遇到高濃度瓦斯等易燃易爆氣體，一個小小的靜電就可能導(dǎo)致災(zāi)難性后果。”
此外，爆破后的隧道內(nèi)往往會產(chǎn)生不規(guī)則的復(fù)雜地形，這就需要機器人具備自主路徑導(dǎo)航和爬坡、越障能力。據(jù)介紹，機器人采用了履帶式設(shè)計，同時依托多個激光雷達(dá)和高清攝像頭掃描建圖、規(guī)劃路徑，還能順利通過25厘米高的障礙和35厘米的水深。
“更重要的是，我們通過采集和分析大量隧道數(shù)據(jù)，自主研發(fā)了掌子面的圖像識別算法。”研發(fā)團隊成員表示，通過這一算法，可以精確繪制并抽取隧道掌子面巖層分界及凹凸輪廓，特別是能通過探頭視覺感知分析爆破后新露出的掌子面薄弱部位，并以云圖形式傳輸?shù)胶笈_，為隧道工程作業(yè)掌子面難分析、拱架安裝點難選擇、爆破后結(jié)構(gòu)安全難評估等難題提供了一體化綜合解決方案。
團隊負(fù)責(zé)人表示，這款隧道防爆巡檢機器人還計劃集成電子科技大學(xué)荷福研究院現(xiàn)有的太赫茲光譜掃描技術(shù)，進(jìn)一步完善隧道掌子面掃描分析、爆破后結(jié)構(gòu)分析等功能，有效提升復(fù)雜地貌條件下超大型隧道工程施工的作業(yè)效率和安全性能，也將為我國自主研發(fā)及創(chuàng)新應(yīng)用特種機器人，服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求提供寶貴經(jīng)驗。未來，這款機器人還可以應(yīng)用在各種危險復(fù)雜環(huán)境探測和常規(guī)自動安全巡檢中，成為可靠的“安全管理員”。
