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(dòng)焊接機(jī)器人，用激光自動(dòng)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(hào)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。

上海建工基礎(chǔ)集團(tuán)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(hào)線隧道長期委外維護(hù)工程，軌交1、6、8、9、10、14號(hào)線區(qū)間隧道收斂變形整治工程，軌交1號(hào)線一大會(huì)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(tái)應(yīng)用于鋼環(huán)加固施工的自動(dòng)焊接機(jī)器人。

地鐵6號(hào)線施工現(xiàn)場

這款手臂式6軸機(jī)器人，裝載了激光自動(dòng)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(shí)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(shì)。

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(dòng)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(dòng)識(shí)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(dòng)焊。

自動(dòng)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(duì)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(tái)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(shí)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。