在蘭高校科技成果轉化服務地方系列報道之二
蘭州交通大學創新性開拓機器人套用新場景
在數智時代，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並改變著我們的生活。智能機器人的出現，更是成為了這個時代的一個顯著標誌。它不僅是科幻片裏的酷炫元素，而且已經在工業生產、應急救援、醫療康復、養老等領域廣泛套用。
蘭州交通大學研制的國內首台隧道智能監理機器人創新性地開拓了機器人新的套用場景，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，在西部高寒地區進行無人化和全自主化的操作，工程人員即便遠在數千公裏之外，也能控制機器人進行現場操作。不但提高了監理工作的效率，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叠代到第三代了。」蘭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場套用，機器人的硬件系統已經叠代到第三代，硬件構架從5米長機械臂的車體結構，前進演化到人形結構，材料也采用了耐寒耐高溫材料。軟件系統叠代到第五代，從初代的動態平台更新到現在的三維BIM即時建模系統，透過整合的多目機器視覺和傳感器系統，機器人能夠即時生成隧道的3D模型，幫助監理人員隨時察看施工進度和結構變化。
「隧道智能監理機器人是專門為隧道工程建設期和營運期設計的，是國內首台擁有完全自主知識產權的監理機器人，國有化率達到100%，已經投入川藏鐵路隧道建設工程現場。」沈瑜介紹道，智能監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。第三代隧道智能監理機器人基於最新的人工智能演算法、邊緣處理器件、三維數據建模技術，能夠用機器人代替人工監理，在現場提供網絡的情況下實作自動規劃路線、自動駕駛、巡視、旁站、沈降監控測量等功能。
「‘天佑三號’高170cm，從外形上看非常接近真人」，談起機器人的優勢，沈瑜難掩欣喜之情。為滿足西部高寒環境工程建設現場復雜環境下的路線規劃和定位，蘭州交通大學技術團隊設計研發了360度無縫高空監控系統，輔助攝影機的影片可以拼接成廣角影片，使監理人員能夠全面、高效地觀察施工現場的著裝、施工行為和施工標準；沈降收斂系統搭載了自主設計的全自動檢測沈降收斂儀，能夠精確測量隧道多個截面的沈降收斂值，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演算法群，能夠自動辨識現場的安全帽、施工機械、管棚、錨桿、二襯鋼筋等關鍵要素，提高監理效率和安全性；研發的遠端傳輸控制系統，工程人員可以在幾千裏外控制機器人進行現場操作，調取數據；自主研發的即時定位與地圖構建系統，使機器人可以自動啟停、自動充電、自動規劃路線、自動駕駛、自主傳輸。
前景廣闊 智能監理機器人大有可為
「2021年9月，我們成功地將隧道智能監理機器人從實驗室套用到了實際的隧道建設現場，套用主要集中在高空旁站和全方位監控兩個方面，透過現場驗證，機器人表現出色，完全滿足了我們的套用需求。」沈瑜認為，從目前的情況來看，隧道智能監理機器人確實展現出了巨大的潛力， 隨著技術的進一步發展和完善，預計未來幾年內這種機器人會逐步進入量產階段。機器人在施工現場可以持續、精確地進行監控和巡視工作，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勢，但復雜的現場情況和應急處理依然需要人工的判斷和決策能力，傾向於人機協作模式：機器人承擔基礎、重復性的監控任務，而人工則負責綜合判斷和決策。
與持續演進的技術相得益彰的，是不斷更新的套用場景。談及第三代機器人還可能套用到哪些領域，沈瑜成竹在胸，「第三代機器人不僅能用在西部高寒地區鐵路隧道監理，還能夠用在鐵路隧道、公路隧道營運期的智能檢測，礦山的智能監測當中，充分代替人工巡檢，降低人工成本，減少安全危害因素。」
紮根西北 數智賦能機器人套用新場景
創新之道，唯在人才。沈瑜所在的蘭州交通大學電信學院深知此理，對學生工程創新能力的培養極為重視，積極與甘肅省眾多企業構建起深度合作關系，大力推動智能產品的實際套用以及向市場的轉化。在智能產品研發和架構領域，學院更是坐擁多個國家級與省級的實驗教學示範中心、創新實驗區以及教學團隊，這些平台為智能產品的研發提供了堅實的技術支撐和創新環境。
「我們團隊先後為各鐵路管理局開發牽引變電站智能巡檢機器人、鐵路接觸網智能檢測傳感器、基於災害監測的無線通訊系統，立足行業優勢，有效推動了交通智能化、無人化產業的發展，用持續的產品研發、科技創新為中國新質生產力高質素發展和甘肅省強省會行動蓄勢賦能。」作為蘭州交通大學人工智能數碼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業和新興產業相關學科及團隊建設的大力支持。
紮根西北，服務西部建設二十年。沈瑜帶領的人工智能數碼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、數碼經濟、企業數碼化轉型等方面，攻克了多個技術瓶頸和核心問題，為甘肅、四川、北京等地10余家企業提供技術服務，研發10余種智能化產品在30多家企業推廣使用。依托蘭州交通大學的交通行業特色，將教學、科研、人才培養與服務甘肅經濟發展緊密相連，培養高層次碩博人才30多名，培訓各類技術人才5000余人，培養了一支建設甘肅、致力於智能檢測裝備研發的創新團隊，為中國西部地區人工智能技術及經濟發展提供了重要的科學動力。
蘭州日報社全媒體記者 劉寶麗
