新闻|基于旋转机械臂的隧道巡检新工具

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欧洲和北美开始地下工程建设的年代较早，现有隧道的规模庞大且老化严重，如何快速评估与检测地下基础设施的老化情况是欧美隧道业界近年来一直在研究探索的问题。为了解决隧道内部的巡检问题，加拿大新不伦瑞克省大瀑布发电站的运维团队与当地大学合作研发了一款基于360度旋转机械臂的半自动化隧道衬砌全景摄像系统，一起来了解一下吧！

项目背景

水电隧道的结构状况对于水电站的整体性能、安全性和寿命非常重要，对这些隧道的检查、监控和维护是其正常运营的关键。加拿大新不伦瑞克省大瀑布水电站建成已有近一个世纪，水电站的进水隧道直径为7.5m，混凝土衬砌段长822m，目前主要的隧道检查方式还是传统的检察员步行巡查。

人工检查

人工检查耗费大量劳动力和大量时间，检查顶部衬砌时还需要使用高空作业车，在用工昂贵的加拿大，每次检查都是一笔不菲的开销，此外，检查期间隧道需要排水，也是一笔不小的成本。

人工检查过程

为解决这些问题，运维团队尝试了一系列解决方案，包括遥控无人潜水器，机器人和无人机在内的诸多最新技术，但都不能满足需求，最终，运维团队决定进行自主开发。

技术研发

隧道运维团队的思路是设计一个可360度旋转的机械臂来携带摄像机，通过旋转的方式来拍摄隧道整环的衬砌情况，运维团队按照这一思路设计并制作了一个初步的样品。

实地测试证明，这一思路是可行的。这套设备确实能够拍摄到隧道整环的衬砌情况，通过拼接图片还能得到隧道整体的衬砌影像，但测试的过程中，还是发现了很多缺陷，包括机械臂的旋转速度较难控制等。

为进一步改进设备，提升自动化程度，发电站隧道运维团队与新不伦瑞克大学进行了合作，对于设备的结构设计，自动化控制，摄像设备进行了重新设计和改进。新不伦瑞克大学开发了一套控制程序，这套控制程序可以依据摄像清晰度来自动控制机械臂的旋转速度，实现拍摄速度与拍摄质量之间的平衡。

研发成果

新的旋转机械臂摄像系统在各个方向上都加装了伸缩结构，能够适应多种不同的隧道直径；完全收缩的情况下占用面积也更小，便于运输。

研发团队对机械臂的旋转方式进行了优化调整，机械臂会自主控制旋转速度，使两端的摄像机沿着经过特别设计的轨迹移动，快速生成整体化的隧道衬砌影像。

改进后的全景摄像系统在新不伦瑞克省大瀑布发电站的隧道内进行了测试，使用效果总体令人满意，但是还是存在一些问题：例如不平整的地面会对摄像效果产生影响，长时间启动的闪光灯会造成温度过高，降低设备的使用寿命。

目前，这套设备和其控制程序正在申请相关专利，研发团队还表示，将会进一步提升设备的自动化程度。

来源：隧道网