科技日报记者 孙瑜
6月25日，我国首台重载智能盾构换刀机器人在厦门正式发布。该设备历经原理样机、工程样机迭代研发阶段，在厦金大桥（厦门段）环岛路隧道“厦金号”盾构机投入使用。这是我国盾构换刀机器人首次在大盾构工程项目上应用，标志着我国大直径盾构隧道施工迈入无人换刀新阶段。
盾构机是穿江越海的大国重器，在挖掘隧道时，刀盘上的滚刀如同“牙齿”，持续切削岩石泥土，磨损极快，需要频繁更换。传统换刀需3名作业人员带压进舱更换，耗时4小时以上，且盾构机换刀舱内空间狭小、光线昏暗，闷热潮湿、空气浑浊。工人带压进舱作业，不仅行动困难，还面临掌子面失稳等风险。
智能换刀机器人投用，意味着为盾构机利齿“换牙”，从此有了机器人“医生”。该机器人拥有11个独立可控活动关节，具备极强避障能力与精细操作能力，凭借500公斤的负载能力和灵活伸缩的构型，可覆盖10米至18米级超大直径盾构机的整个刀盘，轻松抓取重型滚刀，精准完成更换。机器人整机软硬件实现100%国产化，拥有完全自主知识产权，目前已申请发明专利38件，登记软件著作权7项。
中铁十四局智能换刀机器人项目负责人刘四进介绍，这位机器人“医生”有高精度“立体眼”——依靠3D红外机器视觉定位技术，其能在前舱昏暗潮湿、视线极差等条件下快速扫描识别每把刀具的精确位置与磨损状态，定位精度控制在1毫米以内。根据刀具定位，搭载的数字孪生智慧管控系统实时接收数据，自动规划最优换刀顺序和机械臂运动路径，更换单把滚刀时间缩短至25至40分钟，效率提升50%以上，全过程舱内无需人员进入，真正实现了少人化、无人化作业，有效提升盾构施工本质安全。
中国工程院院士钱七虎表示，智能换刀机器人的研发，在安全、效率、成本等方面取得成效，为我国交通工程装备自主化、无人化、智能化发展探索了新路径，也为产业化应用奠定了基础。
中国工程院院士肖明清表示，智能换刀机器人技术一直是国内外工程研究的一个热点，中国铁建历时6年研发智能换刀机器人技术，其成功投用实现了盾构换刀从“有人作业”到“无人作业”的跨越，对提高盾构施工安全、效率、智慧化水平具有重要意义。
目前，智能盾构换刀机器人已在16米级“厦金号”盾构机完成上机调试，各项动作参数通过验收。“厦金号”盾构机将于6月底始发掘进盾构左线，届时，智能换刀机器人将助力厦金大桥（厦门段）环岛路隧道安全高效掘进。
（图片由中铁十四局提供）
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