机器人“医生”助力盾构机更换刀具

科技日报讯 厦门消息，6月25日，中国首台专为重载盾构机设计的智能换刀机器人在厦门正式亮相。这台设备经过多轮技术升级和实验，已在厦金大桥（厦门段）环岛路隧道“厦金号”盾构机上投入实战应用。这不仅是我国大直径盾构工程项目首次启用机器人自动换刀，也标志着我国隧道掘进领域进入了智能无人作业的新阶段。

盾构机堪称穿越江河大桥隧道的超级“巨兽”，作业时刀盘上的滚刀持续切削岩石和泥土，但因磨损速度快，必须频繁更换。以往每次更换滚刀需要三名工人在高压环境下进入狭窄、昏暗、闷热的换刀舱，整个过程超过4小时，且空气质量差，安全风险高，还时常有掌子面失稳等突发情况危及作业人员。

现在，智能换刀机器人上线后，仿佛为盾构机配备了一名专业的“机器人牙医”。这台机器配备11个独立关节，具备极强的灵活性和避障能力，同时最大500公斤的负载和灵活的伸缩结构能适应10米到18米口径的超大盾构机，精准抓取、拆卸和更换重型滚刀。更重要的是，机器人核心软硬件全部为国产，并拥有自主知识产权，截至目前已申请38项发明专利和7项软件著作权。

据中铁十四局智能换刀机器人项目负责人刘四进介绍，这台“机器人牙医”搭载高精度3D红外视觉定位系统，即使在前舱环境恶劣、能见度极低的情况下，也能准确扫描和判断每把刀具的位置和损耗，定位精度可达1毫米以内。配合数字孪生智慧管控平台，机器人可自动安排换刀顺序及机械臂运动路线，每把滚刀的更换时间缩短到25-40分钟，比传统人工提效超50%。整个过程无需人员进入舱内，大大提高了盾构作业的本质安全。

中国工程院院士钱七虎评价称，智能换刀机器人的研发，对于提升盾构施工的安全、效率与成本控制具有重要作用，为我国交通基础设施装备的自主、无人、智能方向发展开拓了新思路，也为未来产业化推广打下基础。

中国工程院院士肖明清也指出，智能换刀机器人是国内外工程领域关注的前沿课题。中国铁建经过6年攻关，成功实现由人工到无人换刀的飞跃，在进一步提升盾构施工智能化和安全性方面意义重大。

目前，这台智能换刀机器人已在16米级“厦金号”盾构机上完成全部调试和动作测试，各项技术参数符合要求。预计“厦金号”盾构机将在6月底正式开始掘进盾构左线，届时，这一换刀机器人将为厦金大桥（厦门段）环岛路隧道安全高效推进提供有力保障。