中国铁建研制全国首台盾构管片“收面机器人”投入使用

湖北三鑫黄国强

日前，中国铁建所属中铁十四局参与研发制造的全国首台盾构管片“收面机器人”，在济南地铁项目部正式投入使用，标志着盾构管片生产取得突破性进展。下一步，该公司将通过“收面机器人”生产42067环盾构管片应用在济南地铁R2线、R3线。
在盾构管片生产的自动化流水生产线上，“收面”是指管片模具浇筑完混凝土后，工人拿抹子把混凝土表层抹平。由于管片呈一定弧度，人工收面难度较大，标准不好把控。作为最早参与制造管片的厂家，中铁十四局一直在研究“又快又好收面”这一课题。
走进济南地铁项目部车间内，可以看到一台长5米、宽3.5米、高4.5米的白色机器人，这就是自动化技术与人工智能相结合“抹面机器人”，体积虽大，但操作简单灵活。技术人员只需提前在机器人系统内输入相关的技术参数及模具排列顺序，待模型缓缓运行至机械臂下，末端带有刮杆及抹子的机械臂，便沿管片圆弧角度上下移动，进行管片外圆弧面的刮平和抹光工作。

在盾构管片生产车间内，管片模具运行至收面机器人处，旁边的机械臂便自动“伸出”手臂，先用刮杆从中间向两端将多余的混凝土刮掉，然后自动切换末端的抹子进行第二遍刮平，约3.5分钟，一块管片初次收面结束。
机器人全程只需1至2名工人辅助即可，收面工人可减少5至6人。按目前的作业量计算，一年可节约近百万人工费。更重要的是，管片的收面质量大大提高。
之前，国内的盾构管片生产，抹面工序均采用人工收面，在生产时容易受到人为因素干扰，出现管片外圆弧面表面不平整、不密实等情况。在没有任何经验可借鉴的情况下，该公司技术人员不断摸索、咨询，通过与计算机辅助系统编程单位沟通、到大型机器人生产使用单位走访学习等实践，参照大型机械加工CAD及CAM技术，优化计算机辅助加工程序，使计算机控制系统突破原有四轴联动，达到国内少有的五轴联动系统来控制机械臂移动速度、运行轨迹，进而达到控制抹面时间、保证刮平、抹光及圆弧角度的有效跟踪。
为了进一步提高管片抹面机器人对模具的精准定位，研究人员还在既定抹面区域增加了3个液压顶。同时还攻克了机器人抹面方式、机械臂运动轨迹、抹光装置选型、抹面时间控制、模型精准定位等难题，使其精度更高、更准确。

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胡云峰

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