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

■ 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

■ 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

■ 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

 

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
 

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。未爆炸的爆炸物和有毒氣體對(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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