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地鐵隧道維保界“焊接小能手” 上海建工基礎(chǔ)集團(tuán)研發(fā)機(jī)器人

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導(dǎo)讀:今年是上海地鐵正式運(yùn)營30周年。隨著線路(20條)和里程(831公里)的不斷增多,加上運(yùn)營時(shí)間的延長,車輛及隧道的維保窗口期越來越被壓縮。一款服務(wù)地鐵隧道運(yùn)維的機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。

作為上海申通地鐵集團(tuán)旗下運(yùn)維單位的長期委外單位,上海建工基礎(chǔ)集團(tuán)自主研發(fā)了一種自動焊接機(jī)器人,用激光自動尋位系統(tǒng),全斷面焊接隧道內(nèi)鋼環(huán)加固橫縫,達(dá)到治理隧道收斂變形的效果。機(jī)器人在上海地鐵6號線隧道結(jié)構(gòu)整治工程“上崗”期間,大大釋放了原先的人力,讓焊工數(shù)量減少了50%,焊接時(shí)間縮短了25%,運(yùn)維效率顯著提升。

解決隧道收斂變形,始終是地鐵維保行業(yè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在地鐵隧道內(nèi)部施加內(nèi)張鋼圈,不失為一種有效的治理隧道收斂變形的施工工藝。而鋼環(huán)加固施工工藝向自動化、智能化方向發(fā)展,擺脫過去長期高度依賴焊接工的困境,是大勢所趨。

上海建工基礎(chǔ)集團(tuán)是上海地鐵維保的主力軍?!笆奈濉币詠?,在上海市場先后承接了軌交7、8號線隧道長期委外維護(hù)工程,軌交1、6、8、9、10、14號線區(qū)間隧道收斂變形整治工程,軌交1號線一大會址·黃陂南路站-人民廣場站區(qū)間上行區(qū)間隧道鋼環(huán)加固工程等項(xiàng)目。

基于運(yùn)維實(shí)際和有效經(jīng)驗(yàn),上海建工基礎(chǔ)集團(tuán)聯(lián)合上海久卓機(jī)電設(shè)備公司,成功研發(fā)了首臺應(yīng)用于鋼環(huán)加固施工的自動焊接機(jī)器人。

地鐵6號線施工現(xiàn)場

這款手臂式6軸機(jī)器人,裝載了激光自動尋位系統(tǒng),引導(dǎo)機(jī)械臂進(jìn)行焊接作業(yè),配合多層多道焊、焊縫跟蹤等功能,保障焊接質(zhì)量。機(jī)器人由端承式固定,作業(yè)范圍大,不再需要人工登高。

定位識別系統(tǒng)

相比傳統(tǒng)人工焊接,機(jī)器人在質(zhì)量、安全、成本上有明顯優(yōu)勢。

機(jī)器人本體是6軸大口徑腕端中空機(jī)器人,輔助臂運(yùn)動機(jī)構(gòu)提供升降、旋轉(zhuǎn)等功能,擴(kuò)大了工作半徑,實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)鋼環(huán)加固橫縫的全斷面焊接。

由于機(jī)器人與焊縫位置并不確定,而且每條鋼環(huán)拼縫都存在差異,焊接定位工作是一個(gè)不折不扣的難題。研發(fā)團(tuán)隊(duì)利用激光尋位系統(tǒng),自動識別起點(diǎn)終點(diǎn),精確控制焊接距離,實(shí)時(shí)調(diào)整焊槍姿態(tài),實(shí)現(xiàn)了多層多道自動焊。

自動焊接示意圖

目前,基礎(chǔ)集團(tuán)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)已完成第一階段研發(fā)工作,接下來,還對機(jī)器人進(jìn)行深度研發(fā)與改進(jìn)。

一方面是通過多種焊縫模擬實(shí)驗(yàn)、增加焊接參數(shù)數(shù)據(jù)庫,來滿足不同工況下的焊接需求。另一方面,通過拼接平臺研究、機(jī)器人優(yōu)化選型,研發(fā)輕量化機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)一車多機(jī)同步施工,提高整體效率。

在焊接機(jī)器人的基礎(chǔ)上,研發(fā)團(tuán)隊(duì)還將進(jìn)一步研究預(yù)留孔識別定位方法,研發(fā)智能打孔機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)整體工藝的智能化施工。

編輯:Ella

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