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上海市土木工程学会
小编语
随着智能化技术的不断革新，它在地下工程领域中的应用也愈发频繁。小编曾和大家分享了不少来自国内外的自动化/智能化地下工程施工技术，本期我们将继续这一旅程，前往以艺术和文化著称的法国，一起来看看法国的工程师们在隧道施工自动化方面进行了哪些最新的尝试与改进，又取得了哪些成果呢？自动换刀机器人Telemach
布依格的Bouygues Travaux Publics团队多年以来一直致力于隧道工程中的施工机器人研发，先后研发了Telemach换刀机器人、Roby钻孔机器人、Jet-snake刀盘清洗蛇形臂等设备，目前经过不断的改进，已应用于多项隧道工程。 其中，自动换刀机器人Telemach是法国布依格公司为全球最大直径的盾构隧道——香港屯门至赤鱲角接线隧道工程而开发的一款自动化设备。屯门至赤鱲角隧道工程内景
屯门至赤鱲角接线隧道位于海面以下50m，长4.2km。为减少人工操作，增加高压环境（超过5bar）中的施工安全性，施工方决定应用自动换刀机器人Telemach完成作业。 Telemach换刀机器人可在盾构开挖仓内部将已经磨损的刀头拆卸，施工人员更换新的刀头后，再由其安装到盾构机上。机器人安装在刀盘边缘，可以轻易更换刀盘外圈磨损最为严重的20%滚刀，而这些滚刀占据整个换刀作业的80%。工作中的TELEMACH
Telemach装备了一个多功能集成的机械臂，可以完成包括清洗和换刀在内的多种任务。机械臂的材料与结构经过特殊设计，在经过3年的改进后，目前它已经可以在7bar的高水压环境下稳定运行，此外，机械臂前段还配备了摄像头，让工作人员可以通过图像的方式直观地了解作业情况，并在出现问题时通过遥控进行手动干预。TELEMACH在实际使用过程中对设备和工况存在一定要求：
■由于Telemach尺寸限制，只适用于直径超过11m的TBM，且刀具以滚刀为主，才能发挥最大作用。
■ 应用Telemach需要对滚刀部件进行重新设计：传统滚刀由11个独立部件组成，专用刀则为一体化，由可相对移动的部件组成。
专为TELEMACH设计的滚刀
■团队正在开发适应其他工况的新版Telemach，同时改进滚刀定位功能与操作模式等。
TELEMACH在盾构中的位置
使用TELEMACH后，施工方不需要再安排潜水员在水下高压环境和密闭环境中进行带压换刀，也减少了重型元件与工人的直接接触，大大提升了施工过程的安全性。除了屯门隧道外，这种换刀机器人还在香港莲塘-香园围口岸龙山隧道等工程中得到了成功应用，进行了超过百次高水压下的换刀。工作中的TELEMACH
隧道内钻孔机器人—ROBY850
隧道内钻孔是一项繁琐的工作，并且给工人带来健康和安全风险，为此，法国能源与服务部的工业卓越中心与布依格公司联合开发了自动钻孔机器人ROBY850。ROBY850在香港项目中的应用
ROBY850是一种完全自动化的机器人，它可以自主定位，然后通过遥控自行推车移动工作位置。抵达工作位置后，机器人会先使用内置的3D相机验证是否存在障碍物，然后再开始钻孔和安装接头。 机器人内置了接头储存盒，可容纳单项作业所需的所有接头。让机器人可以在没有补给的情况下，一次性完成作业。作业完成后，ROBY 还会清理现场以避免扬尘问题。 ROBY 能够通过编程 进行调整， 以适应不同位置上的钻孔作业 ， 必要时， 还可以 更换机械臂与作业机械手以应对更复杂的作业环境。ROBY850可以完成隧道顶部的钻孔任务
目前ROBY850需要一位人类来辅助作业，这名人类操作员负责让机器人停在正确的位置。在机器人自主检查现场后，操作员还需要人工检测这些信息，确认施工现场是否真正安全，随后机器人将进入自动工作状态。ROBY850同时还具备高精度
根据布依格公司的宣传，这款机器人在经过改进后，目前的理论钻孔精度已经达到±1mm，一小时可以完成40个钻孔。 值得注意的是： 在5年前，这款机器人的初级版本 首个钻孔精度仅为±1.5cm，剩余3个孔精度则为首孔的±2mm，一天之内只能完成约180个钻孔。 由于目前ROBY 850在效率和准确度方面都表现优异，所以在澳大利亚，法国等地的工程中得到了许多应用，取代了大量危险工作条件下的劳动力。数据采集系统和机器学习
除了自动化技术外，法国布依格公司在智能化领域也有不小的投入。为了能够给机器学习提供完整且丰富的数据，布依格公司首先研发了一套全新的传感器和数据收集系统。这套检测系统被命名为MOBYDIC
这套系统能够实时检测盾构运行中的各种数据，包括刀具磨损，地质情况等信息，获得的数据会由数据团队进行处理，经过处理的数据会被用于机器学习算法训练。布依格公司期望，以此建立的AI将会具有智能控制盾构运作的能力。数据分析和定位
该技术依旧在研发和训练中
小编在过去为大家介绍过的管片拼装机器人Atlas也是由法国布依格公司开发，点击下方链接回顾：
结 语
目前，各国都在积极推进隧道的无人化施工，国内外的企业机构都在积极研发相关技术。正所谓“知己知彼，百战不殆”，小编相信只有保持对国际同行技术发展的持续关注，才能确保我们在未来智能化盾构的竞争中赢得先机。转载自隧道网
内容整理自网络
供稿、编辑&排版：GDY
校对：Jacob
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