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行業(yè)新聞

勇奪國(guó)際隧協(xié)大獎(jiǎng),仿生機(jī)器狗如何“活躍在地下”?

發(fā)布時(shí)間:2023-06-14 16:22:19            文章來(lái)源:

隧道展訊 在地下工程的勘探、建設(shè)和維護(hù)中,機(jī)器人的應(yīng)用已經(jīng)成為了新的發(fā)展趨勢(shì)。在智利的丘基卡馬塔地下礦場(chǎng)項(xiàng)目中,施工團(tuán)隊(duì)成功應(yīng)用了Spot機(jī)器狗,不僅提升了現(xiàn)場(chǎng)安全性還增加了工作效率;該項(xiàng)目還獲得了2022年國(guó)際隧協(xié)大獎(jiǎng)中的“年度裝備與設(shè)備創(chuàng)新獎(jiǎng)”,本期就讓小編帶大家一起看看吧!

技術(shù)發(fā)展

在地下工程中應(yīng)用機(jī)器人已經(jīng)成為了業(yè)界最新的發(fā)展趨勢(shì),機(jī)器人可以有效減少人員風(fēng)險(xiǎn),提升工作效率和生產(chǎn)力;然而,機(jī)器人技術(shù)受工作環(huán)境影響很大,需要根據(jù)工作環(huán)境選擇適合的機(jī)器人類(lèi)型。

丘基卡馬塔地下采礦場(chǎng)項(xiàng)目中使用的Spot機(jī)器狗

丘基卡馬塔地下采礦場(chǎng)項(xiàng)目中使用的Spot機(jī)器狗

■ 輪式機(jī)器人:

適合在平坦地形中應(yīng)用,且載重量大,但地下工程的施工環(huán)境比較復(fù)雜,輪式機(jī)器人的活動(dòng)能力嚴(yán)重受限。
輪式機(jī)器人嚴(yán)重受地形限制

輪式機(jī)器人嚴(yán)重受地形限制

■ 飛行機(jī)器人:
飛行機(jī)器人或者無(wú)人機(jī),可以完全不受地形影響,但飛行機(jī)器人載重過(guò)小,續(xù)航能力差,并且在地下空間中造成嚴(yán)重的噪聲問(wèn)題。
在地下工程中應(yīng)用飛行機(jī)器人

在地下工程中應(yīng)用飛行機(jī)器人

■ 仿生學(xué)機(jī)器人:

四足和六足仿生學(xué)機(jī)器人可提供很強(qiáng)的越障能力,在側(cè)翻或者摔倒后,可以自己重新站立恢復(fù)行動(dòng)能力,還可以上下為人類(lèi)準(zhǔn)備的樓梯,無(wú)需專(zhuān)用通道;但仿生學(xué)機(jī)器人也存在載重和速度不足的問(wèn)題。
在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用

在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用

在智利的丘基卡馬塔地下采礦場(chǎng)建設(shè)中,施工方認(rèn)為仿生學(xué)機(jī)器人是最適合該工程的機(jī)器人類(lèi)型,在諸多的仿生學(xué)機(jī)器人中,施工團(tuán)隊(duì)選擇了來(lái)自波士頓動(dòng)力的Spot機(jī)器狗。
仿生學(xué)機(jī)器人也有多種選擇

仿生學(xué)機(jī)器人也有多種選擇

 
Spot機(jī)器狗的優(yōu)勢(shì)在于其系統(tǒng)兼容性強(qiáng)大,續(xù)航能力優(yōu)秀,具備摔倒后自主重新站立的能力,這些特性在環(huán)境惡劣的地下采礦場(chǎng)中是至關(guān)重要的。
準(zhǔn)備開(kāi)始工作的Spot機(jī)器狗

準(zhǔn)備開(kāi)始工作的Spot機(jī)器狗
 

具體應(yīng)用

危險(xiǎn)環(huán)境中的檢測(cè)工作

地下工程施工過(guò)程中,有些工作是需要在危險(xiǎn)的環(huán)境中進(jìn)行的,例如在鉆爆法施工過(guò)程中:每次完成爆破,都需要檢查所用炸藥是否全部被正確引爆。這項(xiàng)檢查工作要面對(duì)數(shù)種致命危險(xiǎn):

■ 未爆炸的爆炸物;

■ 殘余的有毒氣體;

■ 地勢(shì)不平加照明不足造成的跌倒風(fēng)險(xiǎn)。

這種情況下,使用機(jī)器人進(jìn)行檢查就成為了很好的選擇。未爆炸的爆炸物有毒氣體對(duì)機(jī)器人影響不大,但是地勢(shì)不平卻會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的輪式機(jī)器人造成很大的影響。

輪式機(jī)器人的越障能力不強(qiáng)

 
而Spot機(jī)器狗越障能力強(qiáng),并且具備在摔倒后自主重新站立的能力,這些特點(diǎn)使得它可以勝任這項(xiàng)任務(wù)。

工作中的Spot機(jī)器狗

在智利的實(shí)際使用過(guò)程中,Spot機(jī)器狗在抵達(dá)目標(biāo)區(qū)域后,會(huì)利用搭載的設(shè)備拍攝圖像并進(jìn)行點(diǎn)云掃描,然后自主按照原路返回安全區(qū),提供數(shù)據(jù)。

Spot機(jī)器狗爆炸物檢查流程

質(zhì)量控制和測(cè)量工作
地下工程施工中有繁雜的測(cè)量和質(zhì)檢檢查工作,這些工作可以使用機(jī)器人來(lái)高效完成。使用Spot機(jī)器人執(zhí)行此類(lèi)的優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)自主化,由于SPOT導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性,一旦將自主路線(xiàn)編入機(jī)器人,機(jī)器人就可以重復(fù)執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)。

任務(wù)路線(xiàn)指定

 
在智利的工程中,Spot機(jī)器狗承擔(dān)了噴射混凝土質(zhì)量控制和測(cè)量等工作。機(jī)器狗身上攜帶著幾種不同的傳感器,一臺(tái)設(shè)備一次測(cè)量就可以收集到多種數(shù)據(jù)。

搭載多種傳感器

Spot機(jī)器狗的實(shí)際應(yīng)用效果明顯,顯著提升了測(cè)量和質(zhì)檢工作的效率,并且讓人類(lèi)工作人員可以在更加安全和舒適的環(huán)境中完成任務(wù)。

Spot機(jī)器狗檢測(cè)噴射混凝土
 

缺陷和不足

使用過(guò)程中,施工方也發(fā)現(xiàn)了Spot機(jī)器狗的一些不足之處:

■ 通訊能力

遠(yuǎn)程遙控與實(shí)時(shí)圖像傳輸都需要高速無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),而地下工程施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)全覆蓋比較困難,想要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交互就需要機(jī)器狗自己攜帶大功率的通訊設(shè)備。

■ 載重問(wèn)題

Spot機(jī)器狗的載重能力還是比較有限的,這意味著它很難搭載大型設(shè)備,對(duì)其功能產(chǎn)生了一定的限制。

■ 移動(dòng)速度問(wèn)題

Spot機(jī)器狗的常規(guī)移動(dòng)速度不能算快,雖然其最大奔跑速度可達(dá)1.6 米/秒;但背負(fù)設(shè)備并在困難地形中行動(dòng)時(shí),速度會(huì)大大放緩。

Spot機(jī)器狗依然有很多不足

增大體型是解決以上問(wèn)題的簡(jiǎn)單方法,更大的載重意味著機(jī)器人能夠攜帶更多的設(shè)備和通訊工具,并采用功率更高的動(dòng)力系統(tǒng);但更大的體型及重量也意味著靈活性與穩(wěn)定性的降低,如何取得平衡將是未來(lái)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

重型波士頓動(dòng)力機(jī)器狗

機(jī)器人逐步取代人工是未來(lái)的必然趨勢(shì),智利的丘基卡馬塔地下采礦場(chǎng)項(xiàng)目中Spot機(jī)器狗的應(yīng)用也為地下工程領(lǐng)域更多的機(jī)器人在未來(lái)的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

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