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自主研发!地铁隧道维保界“焊接小能手”——自动焊接机器人

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今年是上海地铁正式运营30周年。随着线路(20条)和里程(831公里)的不断增多,加上运营时间的延长,车辆及隧道的维保窗口期越来越被压缩。一款服务地铁隧道运维的机器人应运而生。

自主研发!地铁隧道维保界“焊接小能手”——自动焊接机器人(图1)

作为上海申通地铁集团旗下运维单位的长期委外单位,上海建工基础集团自主研发了一种自动焊接机器人,用激光自动寻位系统,全断面焊接隧道内钢环加固横缝,达到治理隧道收敛变形的效果。机器人在上海地铁6号线隧道结构整治工程“上岗”期间,大大释放了原先的人力,让焊工数量减少了50%,焊接时间缩短了25%,运维效率显著提升。

解决隧道收敛变形,始终是地铁维保行业的重点和难点。在地铁隧道内部施加内张钢圈,不失为一种有效的治理隧道收敛变形的施工工艺。而钢环加固施工工艺向自动化、智能化方向发展,摆脱过去长期高度依赖焊接工的困境,是大势所趋。

上海建工基础集团是上海地铁维保的主力军。“十四五”以来,在上海市场先后承接了轨交7、8号线隧道长期委外维护工程,轨交1、6、8、9、10、14号线区间隧道收敛变形整治工程,轨交1号线一大会址·黄陂南路站-人民广场站区间上行区间隧道钢环加固工程等项目。

基于运维实际和有效经验,上海建工基础集团联合上海久卓机电设备公司,成功研发了首台应用于钢环加固施工的自动焊接机器人。自主研发!地铁隧道维保界“焊接小能手”——自动焊接机器人(图2)

自主研发!地铁隧道维保界“焊接小能手”——自动焊接机器人(图3)

这款手臂式6轴机器人,装载了激光自动寻位系统,引导机械臂进行焊接作业,配合多层多道焊、焊缝跟踪等功能,保障焊接质量。机器人由端承式固定,作业范围大,不再需要人工登高。

自主研发!地铁隧道维保界“焊接小能手”——自动焊接机器人(图4)

相比传统人工焊接,机器人在质量、安全、成本上有明显优势。

机器人本体是6轴大口径腕端中空机器人,辅助臂运动机构提供升降、旋转等功能,扩大了工作半径,实现隧道内钢环加固横缝的全断面焊接。

由于机器人与焊缝位置并不确定,而且每条钢环拼缝都存在差异,焊接定位工作是一个不折不扣的难题。研发团队利用激光寻位系统,自动识别起点终点,精确控制焊接距离,实时调整焊枪姿态,实现了多层多道自动焊。

自主研发!地铁隧道维保界“焊接小能手”——自动焊接机器人(图5)

自动焊接示意图

目前,基础集团的研发团队已完成第一阶段研发工作,接下来,还对机器人进行深度研发与改进。

一方面是通过多种焊缝模拟实验、增加焊接参数数据库,来满足不同工况下的焊接需求。另一方面,通过拼接平台研究、机器人优化选型,研发轻量化机器人,实现一车多机同步施工,提高整体效率。

在焊接机器人的基础上,研发团队还将进一步研究预留孔识别定位方法,研发智能打孔机器人,实现整体工艺的智能化施工。

编辑:卓卓

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