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(jī)器人實(shí)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(jī)器人正式應(yīng)用于超大型隧道工程施工奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，賦能現(xiàn)代化施工。
瞄準(zhǔn)隧道施工痛點(diǎn)解決實(shí)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(yáng)塵濃度高等問題一直是隧道工程施工領(lǐng)域的痛點(diǎn)。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(xiǎn)。
“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(tuán)隊(duì)成員表示，如果能通過一臺(tái)機(jī)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(tuán)隊(duì)在這臺(tái)多功能巡檢機(jī)器人中集成了危險(xiǎn)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(shí)時(shí)遠(yuǎn)程遙控聯(lián)動(dòng)與AI超算預(yù)警監(jiān)控等多項(xiàng)應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)隧道施工過程中掌子面結(jié)構(gòu)機(jī)動(dòng)成像分析、多類易燃易爆危害氣體檢測及氣源位置分析、實(shí)時(shí)降塵噴霧、作業(yè)區(qū)域360度全向監(jiān)測及實(shí)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(shí)間才能讓工程人員前往作業(yè)面附近察看，我們的這款機(jī)器人在爆破后就可以馬上前往爆破點(diǎn)附近進(jìn)行環(huán)境檢測，相當(dāng)于讓機(jī)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(xiàng)目部大屏幕上。”研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員說。
自主研發(fā)圖像識(shí)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(jī)器人自身具備強(qiáng)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(jī)、電池到插頭、整機(jī)，機(jī)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(gè)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(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的復(fù)雜地形，這就需要機(jī)器人具備自主路徑導(dǎo)航和爬坡、越障能力。據(jù)介紹，機(jī)器人采用了履帶式設(shè)計(jì)，同時(shí)依托多個(gè)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(shí)別算法。”研發(fā)團(tuán)隊(duì)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_(tái)，為隧道工程作業(yè)掌子面難分析、拱架安裝點(diǎn)難選擇、爆破后結(jié)構(gòu)安全難評(píng)估等難題提供了一體化綜合解決方案。
團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，這款隧道防爆巡檢機(jī)器人還計(jì)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(jī)器人，服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。未來，這款機(jī)器人還可以應(yīng)用在各種危險(xiǎn)復(fù)雜環(huán)境探測和常規(guī)自動(dòng)安全巡檢中，成為可靠的“安全管理員”。
