智能化技术革新，法国隧道施工自动化的最新尝试与成果

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编者按：随着智能技术的不断创新，其在地下工程领域的应用越来越频繁。小编给大家分享了很多国内外自动化/智能化地下工程施工技术。本期我们将继续这段旅程，前往以艺术文化闻名的法国。让我们看看法国工程师在隧道里做了什么。建筑自动化方面有哪些最新的尝试和改进，取得了哪些成果？

自动换刀机器人

团队多年来致力于隧道项目施工机器人的研发。先后开发了换刀机器人、Roby钻孔机器人、Jet-snake刀盘清洁蛇臂等设备。目前，经过不断改进，已应用于各类隧道工程。

其中，自动换刀机器人是法国布伊格公司为全球最大直径盾构隧道——香港屯门至赤鱲角连接隧道工程开发的自动化设备。

屯门至赤鱲角隧道工程内景

屯门至赤鱲角连接隧道位于海面以下50m处，长4.2公里。为了减少人工操作，增加高压环境（5巴以上）施工安全，施工方决定采用自动换刀机器人来完成这项工作。

换刀机器人可以在盾构隧道开挖室内拆卸磨损的刀盘。施工人员更换新刀盘后，将其安装到盾构机上。机器人安装在刀盘边缘，可以轻松更换刀盘外圈磨损最严重的20%滚刀，而这些滚刀占整个换刀作业的80%。

在上班

配备多功能集成机械臂，可以完成清洁、工具更换等多种任务。机械臂的材料和结构经过专门设计。经过三年的改进，现在可以在7bar的高水压环境下稳定运行。此外，机械臂的前部还配备了摄像头，工作人员可以通过查看图像，直观地了解作业情况，并在出现问题时通过远程控制进行手动干预。

实际使用过程中对设备和工作条件有一定的要求：

■ 由于尺寸限制，仅适用于直径超过11m的TBM，且切削刀具以滚刀为主，以达到最大效果。

■ 应用需要重新设计滚刀部件：传统滚刀由11个独立的部件组成，而特种刀则是一体化的，由相对可移动的部件组成。

专门设计的炉灶

■ 团队正在开发新版本以适应其他工况，同时改进滚刀定位功能和操作方式。

盾牌中的位置

使用后，施工方不再需要安排潜水员在水下高压环境和密封环境下进行压力工具更换。还减少了重型构件与工人的直接接触，大大提高了施工过程的安全性。除了屯门隧道外，这款换刀机器人还成功应用于香港莲塘-香园围口岸龙山隧道等项目，并在高水位下进行了百余次换刀压力。

在上班

隧道钻探机器人—

隧道钻孔是一项繁琐的任务，会给工人带来健康和安全风险，因此法国能源和服务部工业卓越中心和布伊格联合开发了一款自主钻孔机器人。

应用于香港项目

它是一种全自动机器人，可以自行定位，然后通过遥控自行车车移动其工作位置。到达工作地点后，机器人会使用内置 3D 摄像头在钻孔和安装接头之前验证是否存在障碍物。

该机器人有一个内置的连接器存储盒，可以容纳单个作业所需的所有连接器。这使得机器人可以在没有补给的情况下一次性完成工作。工作完成后，ROBY 还会清理现场以避免灰尘问题。 ROBY可通过编程调节，以适应不同位置的钻井作业。如有必要，可以更换机械臂和操作机械手，以应对更复杂的操作环境。

可以完成隧道顶部的钻孔任务

目前，需要有人协助操作。该操作员负责将机器人保持在正确的位置。机器人自主巡检现场后，操作人员仍需手动核对信息，确认施工现场是否真正安全，然后机器人才会进入自动工作状态。

它还具有高精度

据布伊格公司宣传，经过改进，目前这款机器人的理论钻孔精度已达到±1毫米，一小时可完成40个孔。值得注意的是：5年前，这款机器人的入门版首孔精度仅为±1.5cm，其余三个孔的精度均为首孔±2mm。一天只能完成约180个钻孔。 。

由于ROBY 850目前在效率和准确性方面表现良好，已在澳大利亚、法国等地的多个项目中使用，取代了大量处于危险工作条件下的劳动力。

数据采集​​系统和机器学习

除了自动化技术之外，法国布依格公司在智能化领域也有大量投资。为了给机器学习提供完整、丰富的数据，布伊格首先开发了一套新的传感器和数据采集系统。

该检测系统被命名为

该系统可以实时检测盾构作业中的各种数据，包括工具磨损、地质情况等信息。获得的数据将由数据团队进行处理，处理后的数据将用于机器学习算法训练。布伊格公司希望通过这种方式创建的AI能够具备智能控制防护罩运行的能力。

数据分析与定位

这项技术仍在开发和培训中

小编之前给大家介绍的分段装配机器人Atlas，也是由法国布伊格公司开发的。点击以下链接查看：

安全与效率兼顾！自动管片装配机器人将用于英国HS2工程盾构

结论

目前，各国都在积极推进隧道无人化施工，国内外企业和机构都在积极研发相关技术。俗话说“知己知彼，百战不殆”。小编认为，只有保持持续关注国际同行的技术发展，才能确保我们在未来智能盾构机的竞争中赢得先机。

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关键词：自动化、智能化、隧道、技术、