從封閉堵塞到四通八達(dá)，中國(guó)已然成為交通大國(guó)，并且正在向著交通強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。《中國(guó)可持續(xù)交通發(fā)展報(bào)告》指出，到2035年，我國(guó)將基本建成“交通強(qiáng)國(guó)”，這其中少不了對(duì)于更多隧道的掘進(jìn)與建設(shè)。隧道在改善公路技術(shù)狀態(tài)、縮短運(yùn)行距離、提高運(yùn)輸能力、減少事故等方面起到重要的作用。隧道可減少行車距離、提高行車效率、提高行車安全性，保護(hù)自然環(huán)境等等，加大隧道及地下工程空間的利用率顯得尤為重要。
痛點(diǎn)
微震監(jiān)測(cè)依靠微震傳感器接收巖石破裂產(chǎn)生的微震動(dòng)波，將震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸?shù)椒?wù)器上，通過(guò)分析微震信號(hào)到達(dá)不同位置傳感器的到時(shí)差距，即可反演出震源位置、發(fā)震時(shí)刻及震動(dòng)能量。理論上通過(guò)4個(gè)微震傳感器建立四個(gè)方程即可求解震源信息（x、y、z、t）。而在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到并非所有傳感器都能接收到同一信號(hào)，同時(shí)為了減小定位誤差，一般安裝8個(gè)微震傳感器，分為兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面布置四個(gè)。
為了減少巖石破裂信號(hào)的損失，同時(shí)屏蔽TBM機(jī)械震動(dòng)對(duì)微震監(jiān)測(cè)的影響，微震傳感器需要通過(guò)鉆孔安裝在巖壁內(nèi)。不同于傳統(tǒng)礦山的微震監(jiān)測(cè)，TBM隧道的微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布設(shè)要求有效監(jiān)測(cè)范圍與TBM掘進(jìn)保持同步。因此，使用傳統(tǒng)的鉆孔埋設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的方式早已不適用于TBM的施工環(huán)境。
而目前現(xiàn)行的方法是：微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與TBM施工相互獨(dú)立，微震傳感器使用可回收裝置安裝在巖壁鉆孔內(nèi)，當(dāng)TBM往前掘進(jìn)幾十米后，使用人工進(jìn)行拆裝傳感器并安裝到前方合適位置，重新布設(shè)微震系統(tǒng)。此方法耗時(shí)耗力，且傳感器安裝區(qū)域處于巖爆的危險(xiǎn)區(qū)，很可能會(huì)威脅到工作人員的生命安全。因此，客戶急需設(shè)計(jì)一種能夠避免傳感器頻繁人工拆裝的方法——即采用機(jī)器人通過(guò)遠(yuǎn)程控制方式來(lái)完成的微震監(jiān)測(cè)布設(shè)系統(tǒng)。
解決方案
由于TBM持續(xù)掘進(jìn)，而傳感器安裝于巖壁內(nèi)，因此TBM和傳感器之間會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這就要求：
①傳感器線纜能自動(dòng)放線；
②傳感器需要定期（定距離，目前方案設(shè)計(jì)為40m挪動(dòng)一次）的拆卸后向前挪動(dòng)一段距離后進(jìn)行安裝。
傳感器采用鉆孔內(nèi)可回收式安裝，使用可回收裝置將傳感器與巖壁耦合，接收微震數(shù)據(jù)。部署裝置由行走機(jī)構(gòu)和自動(dòng)安裝機(jī)械臂兩部分組成，行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)軸向移動(dòng)，機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)傳感器安裝與回收動(dòng)作。
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)環(huán)境以及對(duì)機(jī)器人負(fù)載臂展的要求，艾利特推薦客戶使用EC66協(xié)作機(jī)器人，其自重僅17.5kg，工作半徑914mm，功率僅為250W。因?yàn)樨?fù)載的傳感器和安裝桿的質(zhì)量總計(jì)約1.0~1.5kg，所以選用的機(jī)械臂要盡可能的小和輕，以保證其占據(jù)空間小，另外機(jī)器人更小可以讓自身機(jī)械卡死的點(diǎn)少，小范圍的動(dòng)作更為靈活。與此同時(shí)也保證其行走機(jī)構(gòu)的輕量化，并且還要確保機(jī)械臂的工作半徑要在其范圍內(nèi)。而艾利特EC66協(xié)作機(jī)器人相對(duì)更滿足客戶的上述需求，其機(jī)器人“輕便”、“靈活”的特性也得以在應(yīng)用中得以發(fā)揮地淋漓盡致。
由于TBM內(nèi)環(huán)境相對(duì)惡劣，溫度高（一般30~40℃）、濕度大、涌水以及中低水平的粉塵，所以要求機(jī)械臂能夠防水防塵，耐用性要強(qiáng)。而艾利特機(jī)器人IP54的防護(hù)等級(jí)已基本滿足在TBM內(nèi)工作的需求，不過(guò)為了進(jìn)一步減少外部的影響，在TBM內(nèi)能夠穩(wěn)定工作，還是為機(jī)器人穿上了一套防水防塵護(hù)罩。
現(xiàn)如今，隨著科技的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的工位被自動(dòng)化設(shè)備所替代，其旨在以機(jī)器人換人承擔(dān)更多的風(fēng)險(xiǎn)，將工作人員從危險(xiǎn)、繁重、惡劣的工作環(huán)境中解放出來(lái)，重新分配工作任務(wù)中的人力資源、優(yōu)化生產(chǎn)效能，降低職業(yè)傷害的風(fēng)險(xiǎn)，為更多工作人員打造更友好和安心的作業(yè)環(huán)境。
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