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国内首台重载智能盾构换刀机器人在厦金大桥项目完成调试

我国大直径盾构隧道施工迈入无人换刀新阶段

报业集团记者 林梓健 张颖 通讯员 陈嘉琪

工作人员在智能换刀机器人舱外调试设备。 林瞻 摄

本报讯 (报业集团记者 林梓健 张颖 通讯员 陈嘉琪) 近日,我国首台重载智能盾构换刀机器人在厦金大桥(厦门段)环岛路隧道施工现场完成上机调试,将于6月底随“厦金号”盾构机左线始发正式投入使用。这标志着我国大直径盾构隧道施工正式迈入无人换刀新阶段,破解了行业长期存在的安全与效率双重难题。

盾构机施工过程中刀盘滚刀长期切削岩土,极易磨损,需频繁更换。而带压换刀一直是国际公认的行业痛点,需3名工人进舱操作,单次作业耗时超4小时。换刀舱空间狭小、环境闷热潮湿、通风条件差,作业人员不仅行动受限,还时刻面临掌子面土体坍塌、涌水涌砂、有害气体侵袭以及减压病等多重安全风险。

此次落地的智能换刀机器人彻底打破传统作业局限,搭配项目数字孪生智慧管控系统,单次更换滚刀仅需25至40分钟,作业效率提升50%以上,全程无需人员进入舱内,实现了盾构换刀作业无人化、少人化革新,从根源上规避人工作业安全风险,大幅提升隧道施工本质安全水平。

该机器人为全自主研发成果,核心软硬件实现100%国产化,拥有完全自主知识产权,目前已申报30余项专利及7项软件著作权。据中铁十四局智能换刀机器人项目负责人刘四进介绍,在隧道舱内昏暗潮湿、定位难度大的复杂工况下,团队依靠3D红外机器视觉定位技术,可将设备定位精度控制在1毫米以内,并精准识别刀具位置与磨损状态;同时,依托十一自由度(相当于11个独立可控活动关节)混联机械臂,搭配500公斤负载能力,设备灵活避障、精细操作能力突出,可适配10至18米级超大直径盾构机,全面覆盖大型刀盘换刀作业需求;结合数字孪生系统,设备可自动规划最优换刀顺序与机械臂运动路径,实现全自动智能化换刀。

据了解,厦金大桥(厦门段)环岛路隧道全长3291米,盾构段采用16.15米超大直径盾构机施工,为我省最大直径盾构隧道。隧道地处城市核心片区,存在上软下硬复合地层,最小覆土深度仅8.1米,地下水丰富、施工环境复杂,刀具磨损速率快,需要频繁换刀作业。此次机器人顺利完成调试,充分验证了其适配极端复杂施工工况的能力,也将为其他沿海和海底隧道施工作业提供经验和范本。

据介绍,该技术突破获得业内权威专家高度认可。中国工程院院士钱七虎、梁文灏、肖明清等共同见证产品落地,认为该设备在安全、效率、成本控制上成效显著,为交通工程装备无人化、智能化、自主化发展开辟了新路径。

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