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电子科大荷福研究院等研发的机器人，助力中国“超级工程”更安全！
长期以来，爆破后山体结构不稳定、多种未知成分气体泄露、扬尘浓度高等问题一直是隧道工程施工领域的痛点。在传统施工方法下，只有在全天候开启隧道通风风管的情况下依赖人力靠近观察、检测，工程人员的生命健康面临着各种潜在风险。
“爆破了之后隧道里哪些地方产生了哪些气体？是炸多了还是炸得不够？掌子面的结构是不是稳固？”研发团队成员表示，如果能通过一台机器人前去爆破后的区域探明这些问题，既能更好地保障施工人员的生命安全，也可以极大地提高施工效率。
围绕消除隧道中隐性局部水文、地质与易燃易爆气体等安全隐患，研发团队在这台多功能巡检机器人中集成了危险气体检测与定位、掌子面三维成像扫描、智能喷淋降尘喷雾、无人驾驶越障行进、超宽带通信导航定位、实时远程遥控联动与AI超算预警监控等多项应用，可以实现隧道施工过程中掌子面结构机动成像分析、多类易燃易爆危害气体检测及气源位置分析、实时降尘喷雾、作业区域360度全向监测及实景建模等功能。
“如果说过去爆破后通常需要等待或长或短的时间才能让工程人员前往作业面附近察看，我们的这款机器人在爆破后就可以马上前往爆破点附近进行环境检测，相当于让机器人打前站，分析不安全因素，并将数据和视频呈现在项目部大屏幕上。”研发团队成员说。隧道作业环境恶劣，工况多变，需要机器人自身具备强大的适应能力。
因此，“防爆”成了最重要的标准。从内部的电机、电池到插头、整机，机器人都要满足相应的防爆标准。研发人员表示，“如果遇到高浓度瓦斯等易燃易爆气体，一个小小的静电就可能导致灾难性后果。”此外，爆破后的隧道内往往会产生不规则的复杂地形，这就需要机器人具备自主路径导航和爬坡、越障能力。据介绍，机器人采用了履带式设计，同时依托多个激光雷达和高清摄像头扫描建图、规划路径，还能顺利通过25厘米高的障碍和35厘米的水深。“更重要的是，我们通过采集和分析大量隧道数据，自主研发了掌子面的图像识别算法。”研发团队成员表示，通过这一算法，可以精确绘制并抽取隧道掌子面岩层分界及凹凸轮廓，特别是能通过探头视觉感知分析爆破后新露出的掌子面薄弱部位，并以云图形式传输到后台，为隧道工程作业掌子面难分析、拱架安装点难选择、爆破后结构安全难评估等难题提供了一体化综合解决方案。
团队负责人表示，这款隧道防爆巡检机器人还计划集成电子科技大学荷福研究院现有的太赫兹光谱扫描技术，进一步完善隧道掌子面扫描分析、爆破后结构分析等功能，有效提升复杂地貌条件下超大型隧道工程施工的作业效率和安全性能，也将为我国自主研发及创新应用特种机器人，服务国家重大战略需求提供宝贵经验。未来，这款机器人还可以应用在各种危险复杂环境探测和常规自动安全巡检中，成为可靠的“安全管理员”。
文字：新闻中心 李果
图片：荷福研究院编辑：新闻中心 卿晗