在數(shù)智時代，科技猶如蓬勃的朝陽，充滿著無限生機，它在方方面面如春雨般無聲卻又深刻地影響并改變著我們的生活。智能機器人的出現(xiàn)，更是成為了這個時代的一個顯著標志。它不僅是科幻片里的酷炫元素，而且已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)、應急救援、醫(yī)療康復、養(yǎng)老等領域廣泛應用。

蘭州交通大學研制的國內(nèi)首臺隧道智能監(jiān)理機器人創(chuàng)新性地開拓了機器人新的應用場景，為工程領域帶來了全新的變革與突破。耐寒、耐高溫材料使其能夠防塵、防水，在西部高寒地區(qū)進行無人化和全自主化的操作，工程人員即便遠在數(shù)千公里之外，也能控制機器人進行現(xiàn)場操作。不但提高了監(jiān)理工作的效率，還保障了施工工人的安全。

從無到有 國有化率達到100%

“我們給隧道智能監(jiān)理機器人命名為‘天佑三號’，從名字就可以看出這款機器人已經(jīng)迭代到第三代了?！碧m州交通大學電信學院沈瑜教授介紹道，從2020年至今，為了更好地滿足川藏鐵路工程現(xiàn)場應用，機器人的硬件系統(tǒng)已經(jīng)迭代到第三代，硬件構架從5米長機械臂的車體結(jié)構，進化到人形結(jié)構，材料也采用了耐寒耐高溫材料。軟件系統(tǒng)迭代到第五代，從初代的動態(tài)平臺更新到現(xiàn)在的三維BIM實時建模系統(tǒng)，通過集成的多目機器視覺和傳感器系統(tǒng)，機器人能夠?qū)崟r生成隧道的3D模型，幫助監(jiān)理人員隨時察看施工進度和結(jié)構變化。

“隧道智能監(jiān)理機器人是專門為隧道工程建設期和運營期設計的，是國內(nèi)首臺擁有完全自主知識產(chǎn)權的監(jiān)理機器人，國有化率達到100%，已經(jīng)投入川藏鐵路隧道建設工程現(xiàn)場?！鄙蜩そ榻B道，智能監(jiān)理機器人不僅擴大了機器人的使用新場景，更具有許多無可比擬的功能。第三代隧道智能監(jiān)理機器人基于最新的人工智能算法、邊緣處理器件、三維數(shù)據(jù)建模技術，能夠用機器人代替人工監(jiān)理，在現(xiàn)場提供網(wǎng)絡的情況下實現(xiàn)自動規(guī)劃路線、自動駕駛、巡視、旁站、沉降監(jiān)控測量等功能。

“‘天佑三號’高170cm，從外形上看非常接近真人”，談起機器人的優(yōu)勢，沈瑜難掩欣喜之情。為滿足西部高寒環(huán)境工程建設現(xiàn)場復雜環(huán)境下的路線規(guī)劃和定位，蘭州交通大學技術團隊設計研發(fā)了360度無縫高空監(jiān)控系統(tǒng)，輔助攝像機的視頻可以拼接成廣角視頻，使監(jiān)理人員能夠全面、高效地觀察施工現(xiàn)場的著裝、施工行為和施工標準；沉降收斂系統(tǒng)搭載了自主設計的全自動檢測沉降收斂儀，能夠精確測量隧道多個截面的沉降收斂值，檢測精度能夠達到0.01mm；團隊研究訓練的輕量化智能目標檢測算法群，能夠自動識別現(xiàn)場的安全帽、施工機械、管棚、錨桿、二襯鋼筋等關鍵要素，提高監(jiān)理效率和安全性；研發(fā)的遠程傳輸控制系統(tǒng)，工程人員可以在幾千里外控制機器人進行現(xiàn)場操作，調(diào)取數(shù)據(jù)；自主研發(fā)的即時定位與地圖構建系統(tǒng)，使機器人可以自動啟停、自動充電、自動規(guī)劃路線、自動駕駛、自主傳輸。

前景廣闊 智能監(jiān)理機器人大有可為

“2021年9月，我們成功地將隧道智能監(jiān)理機器人從實驗室應用到了實際的隧道建設現(xiàn)場，應用主要集中在高空旁站和全方位監(jiān)控兩個方面，通過現(xiàn)場驗證，機器人表現(xiàn)出色，完全滿足了我們的應用需求?！鄙蜩ふJ為，從目前的情況來看，隧道智能監(jiān)理機器人確實展現(xiàn)出了巨大的潛力， 隨著技術的進一步發(fā)展和完善，預計未來幾年內(nèi)這種機器人會逐步進入量產(chǎn)階段。機器人在施工現(xiàn)場可以持續(xù)、精確地進行監(jiān)控和巡視工作，大大減少了人為誤差和疏漏。然而，完全代替人工監(jiān)理可能還需要一段時間。

沈瑜解釋，雖然機器人在重復性高、危險性大的工作中具有明顯優(yōu)勢，但復雜的現(xiàn)場情況和應急處理依然需要人工的判斷和決策能力，傾向于人機協(xié)作模式：機器人承擔基礎、重復性的監(jiān)控任務，而人工則負責綜合判斷和決策。

與持續(xù)演進的技術相得益彰的，是不斷更新的應用場景。談及第三代機器人還可能應用到哪些領域，沈瑜成竹在胸，“第三代機器人不僅能用在西部高寒地區(qū)鐵路隧道監(jiān)理，還能夠用在鐵路隧道、公路隧道運營期的智能檢測，礦山的智能監(jiān)測當中，充分代替人工巡檢，降低人工成本，減少安全危害因素?！?/p>

扎根西北 數(shù)智賦能機器人應用新場景

創(chuàng)新之道，唯在人才。沈瑜所在的蘭州交通大學電信學院深知此理，對學生工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)極為重視，積極與甘肅省眾多企業(yè)構建起深度合作關系，大力推動智能產(chǎn)品的實際應用以及向市場的轉(zhuǎn)化。在智能產(chǎn)品研發(fā)和架構領域，學院更是坐擁多個國家級與省級的實驗教學示范中心、創(chuàng)新實驗區(qū)以及教學團隊，這些平臺為智能產(chǎn)品的研發(fā)提供了堅實的技術支撐和創(chuàng)新環(huán)境。

“我們團隊先后為各鐵路局開發(fā)牽引變電站智能巡檢機器人、鐵路接觸網(wǎng)智能檢測傳感器、基于災害監(jiān)測的無線通信系統(tǒng)，立足行業(yè)優(yōu)勢，有效推動了交通智能化、無人化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，用持續(xù)的產(chǎn)品研發(fā)、科技創(chuàng)新為我國新質(zhì)生產(chǎn)力高質(zhì)量發(fā)展和甘肅省強省會行動蓄勢賦能?！弊鳛樘m州交通大學人工智能數(shù)字化裝備技術團隊的帶領人，沈瑜動情地說，這一路走來離不開蘭州交通大學對未來產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)相關學科及團隊建設的大力支持。

扎根西北，服務西部建設二十年。沈瑜帶領的人工智能數(shù)字化裝備技術團隊在智能交通、智能機器人、智能裝備制造、智能檢測、數(shù)字經(jīng)濟、企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型等方面，攻克了多個技術瓶頸和核心問題，為甘肅、四川、北京等地10余家企業(yè)提供技術服務，研發(fā)10余種智能化產(chǎn)品在30多家企業(yè)推廣使用。依托蘭州交通大學的交通行業(yè)特色，將教學、科研、人才培養(yǎng)與服務甘肅經(jīng)濟發(fā)展緊密相連，培養(yǎng)高層次碩博人才30多名，培訓各類技術人才5000余人，培養(yǎng)了一支建設甘肅、致力于智能檢測裝備研發(fā)的創(chuàng)新團隊，為我國西部地區(qū)人工智能技術及經(jīng)濟發(fā)展提供了重要的科學動力。

蘭州日報社全媒體記者 劉寶麗

責任編輯：王旭偉