我国首台重载智能盾构换刀机器人投用

6月25日，我国首台重载智能盾构换刀机器人在厦门正式发布。该设备历经原理样机、工程样机迭代研发阶段，在厦金大桥（厦门段）环岛路隧道“厦金号”盾构机投入使用，这是盾构换刀机器人国内首次在大盾构工程项目上应用，标志着我国大直径盾构隧道施工迈入无人换刀新阶段。

该机器人拥有11个独立可控活动关节，具备极强避障能力与精细操作能力，凭借500公斤的负载能力和灵活伸缩的构型，可覆盖10米至18米级超大直径盾构机的整个刀盘，轻松抓取重型滚刀，精准完成更换。机器人整机软硬件实现100%国产化，拥有完全自主知识产权，目前已申请发明专利38件、实用新型专利5件，登记软件著作权7项。

盾构机是穿江越海的大国重器，在隧道掘金过程中，刀盘上的滚刀如同“牙齿”，持续切削岩石泥土，磨损极快，需要频繁更换。传统换刀需3名作业人员带压进舱更换，耗时4小时以上，且盾构机换刀舱内空间狭小、光线昏暗，闷热潮湿、空气浑浊。工人带压进舱作业，不仅行动困难，还面临掌子面失稳、有害气体、减压病等风险。针对技术痛点，中铁十四局技术团队经过数十次研讨论证和多层级立项攻坚，在迭代研发常压换刀技术、盾构饱和带压换刀技术等基础上，打造智能换刀机器人，实现盾构换刀技术的第四代升级。

据中铁十四局智能换刀机器人项目负责人刘四进介绍，智能换刀机器人搭配项目数字孪生智慧管控系统，依靠3D红外机器视觉定位技术，为机器人装上了高精度的“立体眼”，在前舱昏暗潮湿、视线极差等条件下下快速扫描识别每把刀具的精确位置与磨损状态，定位精度控制在1毫米以内。根据刀具定位，数字孪生智慧管控系统实时接收数据，自动规划最优换刀顺序和机械臂运动路径，更换单把滚刀时间缩短至25至40分钟，效率提升50%以上，全过程舱内无需人员进入，真正实现了少人化、无人化作业，有效提升盾构施工本质安全。

厦金大桥（厦门段）环岛路隧道全长3291米，由厦门路桥工程投资发展有限公司建设、中铁十四局施工，工程包含盾构隧道与明挖隧道两部分，盾构隧道部分采用开挖直径16.15米超大盾构机施工，是福建省内最大直径盾构隧道。隧道下穿核心繁华片区，存在长距离上软下硬复合地层，覆土最浅仅8.1米，刀具磨损风险突出，对换刀作业的安全与效率提出了极高要求。

厦门路桥工程公司厦金大桥（厦门段）项目标段经理郑联枭表示，智能换刀机器人的落地应用，为隧道安全高效掘进提供坚实保障。项目团队将全力支持新技术的工程应用，共同打造可复制、可推广的智能换刀解决方案，为全国跨海、超大直径盾构工程提供示范。

中国工程院院士钱七虎、梁文灏、肖明清等见证产品发布。钱七虎院士表示，中铁十四局把智能换刀机器人作为重要攻关内容，符合我国交通工程装备向自主化、无人化、智能化的发展方向。换刀机器人在安全、效率、成本等方面走上了一条新路，发展轻量化、智能化的换刀机器人是今后产业化的发展方向。