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自主研發(fā)!地鐵隧道維保界“焊接小能手”——自動焊接機器人

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

自主研發(fā)!地鐵隧道維保界“焊接小能手”——自動焊接機器人(圖1)

作為上海申通地鐵集團旗下運維單位的長期委外單位,上海建工基礎(chǔ)集團自主研發(fā)了一種自動焊接機器人,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%,焊接時間縮短了25%,運維效率顯著提升。

解決隧道收斂變形,始終是地鐵維保行業(yè)的重點和難點。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)集團是上海地鐵維保的主力軍。“十四五”以來,在上海市場先后承接了軌交7、8號線隧道長期委外維護工程,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)加固工程等項目。

基于運維實際和有效經(jīng)驗,上海建工基礎(chǔ)集團聯(lián)合上海久卓機電設(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器人。自主研發(fā)!地鐵隧道維保界“焊接小能手”——自動焊接機器人(圖2)

自主研發(fā)!地鐵隧道維保界“焊接小能手”——自動焊接機器人(圖3)

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

自主研發(fā)!地鐵隧道維保界“焊接小能手”——自動焊接機器人(圖4)

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

機器人本體是6軸大口徑腕端中空機器人,輔助臂運動機構(gòu)提供升降、旋轉(zhuǎn)等功能,擴大了工作半徑,實現(xiàn)隧道內(nèi)鋼環(huán)加固橫縫的全斷面焊接。

由于機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不折不扣的難題。研發(fā)團隊利用激光尋位系統(tǒng),自動識別起點終點,精確控制焊接距離,實時調(diào)整焊槍姿態(tài),實現(xiàn)了多層多道自動焊。

自主研發(fā)!地鐵隧道維保界“焊接小能手”——自動焊接機器人(圖5)

自動焊接示意圖

目前,基礎(chǔ)集團的研發(fā)團隊已完成第一階段研發(fā)工作,接下來,還對機器人進行深度研發(fā)與改進。

一方面是通過多種焊縫模擬實驗、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、機器人優(yōu)化選型,研發(fā)輕量化機器人,實現(xiàn)一車多機同步施工,提高整體效率。

在焊接機器人的基礎(chǔ)上,研發(fā)團隊還將進一步研究預(yù)留孔識別定位方法,研發(fā)智能打孔機器人,實現(xiàn)整體工藝的智能化施工。

編輯:卓卓

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