Nochu
Thành viên rất năng động
Chúng ta thường nghe nói về các dự án xây dựng nhờ in 3D nhưng gần đây, Liên minh Châu Âu, một phần của chương trình Horizon 2020, đang hỗ trợ một dự án chế tạo robot dưới lòng đất phi thường đầy hứa hẹn, ngoài việc khoan một đường hầm, để '' in các ống dẫn ngay lập tức, nhờ sản xuất phụ gia. Dự án này ra đời vào tháng 1 năm 2017 và được tài trợ 3,7 triệu euro cho 3 năm tiếp theo. Xung quanh ý tưởng này là tập hợp 7 đối tác. Đại học Kỹ thuật Glasgow và Đại học Carlos III của Madrid cũng như 5 trung tâm nghiên cứu công nghệ và kỹ thuật như "IDS GeoRadar" hoặc "Robotnik Automation SLL"
BADGER, robot được đề cập, được mô tả là một "hệ thống robot tự động dưới lòng đất có khả năng đào, điều động, định vị, lập bản đồ và điều hướng dưới lòng đất và sẽ được trang bị cho việc xây dựng các đường ống dẫn và đường ống dẫn ổn định theo chiều ngang và dọc." "Đó là những gì tên gợi ý. BADGER là từ viết tắt của ‘’roBot cho tùy chọn cài đặt, lập bản đồ và điều hướng không rãnh của Autonomous unDerGround.’’ Không quá dễ dàng khi đọc lần đầu… Vì vậy, chúng tôi sẽ giải thích cách nó hoạt động.
Mục tiêu của dự án đề xuất là thiết kế và phát triển hệ thống robot ngầm tự hành BADGER có thể khoan, điều động, xác định vị trí, lập bản đồ và điều hướng trong không gian ngầm, đồng thời sẽ được trang bị các công cụ để xây dựng mạng lưới ngang và dọc của các lỗ khoan ổn định và đường ống. Hệ thống rô bốt được đề xuất sẽ cho phép thực hiện các nhiệm vụ trên các lĩnh vực ứng dụng khác nhau có tác động kinh tế và xã hội cao bao gồm các công trình xây dựng không có rãnh, lắp đặt hệ thống cáp và đường ống, điều tra địa kỹ thuật, lắp đặt hệ thống thủy lợi quy mô lớn, hoạt động tìm kiếm và cứu hộ, khoa học và thăm dò từ xa, và các ứng dụng quốc phòng.
Với mục đích này, BADGER sẽ cung cấp một hệ thống robot có tính sáng tạo cao bằng cách tích hợp nghiên cứu vào tất cả các tiến bộ kỹ thuật mới cần thiết. Máy khoan robot BADGER sẽ tích hợp các khái niệm cơ điện tử sáng tạo với các công cụ khoan công nghiệp mạnh mẽ để mang lại khả năng điều động và chuyển động tiên tiến; sẽ tích hợp các kỹ thuật nhận thức, bản địa hóa và bản đồ để cảm nhận bản đồ và diễn giải môi trường ngầm xung quanh; hệ thống sẽ hợp nhất dữ liệu dưới lòng đất đã thu thập với bản đồ kỹ thuật số kế thừa để lập kế hoạch và theo dõi chuyển động của rô-bốt đối với các mốc vật lý. Các hành động và phản ứng của hệ thống khoan ngầm robot sẽ được điều chỉnh bởi thành phần nhận thức, thành phần này đưa ra các quyết định về thực hiện nhiệm vụ, lập kế hoạch đường đi và lập kế hoạch chuyển động. Cuối cùng, hệ thống robot sẽ có khả năng quản lý và kết hợp một cách thông minh dữ liệu khổng lồ được thu thập trong quá trình hoạt động ngầm để liên tục cải thiện khả năng nhận thức và nhận thức đồng thời cung cấp cho người dùng phương tiện để lưu trữ, xử lý và phân tích dữ liệu này, do đó cho phép lập kế hoạch ngoại tuyến và giám sát từ xa trực tuyến và kiểm soát quá trình hoạt động tổng thể.
Những vấn đề cụ thể mà công nghệ khoan định hướng HDD bằng robot cố gắng giải đáp là gì?
Hiện nay, các công ty xây dựng đã và đang sử dụng máy đào tầng hầm để khoan ngầm kéo ống chạy đường ống dẫn hoặc dây cáp. Tuy nhiên, trang bị này có giới hạn của nó. Một mặt, chúng vẫn chưa thể mở và né tránh đá, đường ống, rễ cây và bất kỳ chướng ngại vật nào vượt qua con đường của chúng: nó vẫn phụ thuộc vào con người để biết vị trí đào. Mặt khác, máy móc ngày nay được thiết kế để hoạt động theo chiều dọc hoặc chiều ngang chứ không phải ngẫu nhiên, điều này ngăn chúng tạo ra các mạng ngầm quanh co.
Mặt khác, máy khoan định hướng BADGER sẽ có thể đào được các mạng quanh co nhờ trực quan hóa và lập bản đồ 3D của các nền. Như thể hiện trong hình ảnh bên dưới, hệ thống khoan sẽ được đặt ở phía trước, trong khi phía sau sẽ có máy in 3D cho phép hợp nhất trực tiếp lối đi được thực hiện. Do đó, chúng tôi tưởng tượng rằng khi sử dụng công nghệ in 3D, khoan ngầm bằng BADGER không mang lại bất kỳ sự mới lạ chói lọi nào. Bản đồ 3D được kích hoạt bởi nhiều cảm biến sẽ được máy in 3D sử dụng để củng cố quá trình khoan.
Robot khoan ngầm có chức năng giống như một con giun đất lăn tăn. Phần sau của robot bám vào bức tường mới khoan và đẩy phần trước của robot. Áp lực từ phía sau cho phép mũi khoan đào và di chuyển về phía trước. Phần phía trước sau khi nằm xuống, nó sẽ lần lượt nắm và kéo phần phía sau của robot. Từ từ, vì chính trong quá trình này, máy in 3D sẽ in từng bước một dựa trên bản đồ 3D kết quả.
Khoan ngầm định hướng BADGER, bao gồm tất cả các tính năng của máy khoan, có các phần dành riêng cho sự linh hoạt và mỗi phần này có thể được kẹp vào thành đường hầm nơi khoan. Để di chuyển, máy khoan ngầm BADGER sử dụng nhiều máy dò, bao gồm cả công nghệ radar xuyên thủng. Điều này cho phép nó hoạt động tự động và phát hiện những chướng ngại vật có thể cản trở việc tiến của nó đủ sớm để vượt qua chúng. Lợi thế không thể chối cãi mà công nghệ khoan ngang BADGER mang lại là khả năng khoan cả ngày lẫn đêm, dưới các thành phố mà không phải làm gián đoạn giao thông, nhưng trên hết, có thể xây dựng đường ống cùng lúc nhờ máy in 3D mà nó mang theo.
Carlos Balaguer, giáo sư tại Đại học Carlos III ở Madrid và là người điều phối dự án, giải thích rằng dự án trước tiên nên được vận hành ở quy mô nhỏ để tập trung vào việc đào các đường ống dẫn. Mục tiêu chính hiện nay là máy có thể khoan sâu 4 mét, duy trì tốc độ khoảng 2 mét một giờ. Nếu được lấp đầy, Carlos Balaguer lạc quan về khả năng tăng tốc độ và quy mô khoan.
Khoan ngầm HDD bằng robot
Có một số lý do hàng đầu dẫn đến việc chôn các hệ thống khác nhau dưới lòng đất và khi làm như vậy, bạn thường gặp phải các chướng ngại vật tự nhiên như đường, cầu, suối, núi, các hệ thống cơ sở hạ tầng khác.
Khi thực hiện biện pháp thi công khoan qua đường, qua sông bằng robot này, có các chế độ an toàn, thiết kế, hiệu suất và thậm chí cả tính thẩm mỹ. Việc cài đặt hệ thống đòi hỏi công việc chuyên nghiệp và kinh nghiệm dày dặn trong lĩnh vực này, để thực hiện nó một cách chính xác cùng với những hạn chế và phức tạp.
Những hệ thống nào có thể được cài đặt dưới lòng đất?
Các hệ thống phổ biến nhất là các hệ thống: nước, thoát nước, cống rãnh, nhưng có nhiều hệ thống khác có thể được trồng như cơ sở hạ tầng điện, mạng lưới thông tin liên lạc, đường ống dẫn khí đốt hoặc nhiên liệu khác, sợi quang và thậm chí cả các hệ thống chữa cháy khác nhau, v.v.
Có những hệ thống mà bản chất của nó đòi hỏi phải được lắp đặt ở mức đo lường và chính xác - ví dụ như hệ thống cống rãnh, hệ thống thoát nước, phần lớn dựa vào lực đẩy của trọng lực. Các hệ thống nguy hiểm mang theo chất nổ như nhiên liệu hoặc các chất độc hại khác cũng rất được khuyến khích lắp đặt bên dưới bề mặt - để bảo vệ chúng tối đa và giảm nguy cơ phơi nhiễm trong trường hợp rò rỉ.
Xu hướng chôn lấp cơ sở hạ tầng ngày càng mở rộng, và chúng tôi cũng nhận thấy các ưu tiên lắp đặt cơ sở hạ tầng điện, đặc biệt là trong các dự án công cộng - để không làm hỏng cảnh quan và vì các lý do an toàn khác.
Lập kế hoạch và biết khu vực
Công việc cơ sở hạ tầng hiếm khi được thực hiện trên đất nguyên sinh hoàn toàn không có cơ sở hạ tầng, công cộng hay tư nhân. Do đó, trước khi bắt đầu sữ dụng biện pháp thi công khoan qua đường, qua sông bằng robot, điều quan trọng là phải lập bản đồ chính xác cơ sở hạ tầng hiện có - để lập kế hoạch cơ sở hạ tầng mới một cách tích hợp và tránh làm hỏng cơ sở hạ tầng hiện có trong quá trình hoạt động. .
Sau khi thu thập tất cả các thông tin liên quan, các giai đoạn lập kế hoạch tập trung vào việc tích hợp cơ sở hạ tầng mới bên cạnh cơ sở hạ tầng hiện có, đồng thời đáp ứng tất cả các điều kiện và tiêu chuẩn.
Xem thêm
BADGER, robot được đề cập, được mô tả là một "hệ thống robot tự động dưới lòng đất có khả năng đào, điều động, định vị, lập bản đồ và điều hướng dưới lòng đất và sẽ được trang bị cho việc xây dựng các đường ống dẫn và đường ống dẫn ổn định theo chiều ngang và dọc." "Đó là những gì tên gợi ý. BADGER là từ viết tắt của ‘’roBot cho tùy chọn cài đặt, lập bản đồ và điều hướng không rãnh của Autonomous unDerGround.’’ Không quá dễ dàng khi đọc lần đầu… Vì vậy, chúng tôi sẽ giải thích cách nó hoạt động.
Mục tiêu của dự án đề xuất là thiết kế và phát triển hệ thống robot ngầm tự hành BADGER có thể khoan, điều động, xác định vị trí, lập bản đồ và điều hướng trong không gian ngầm, đồng thời sẽ được trang bị các công cụ để xây dựng mạng lưới ngang và dọc của các lỗ khoan ổn định và đường ống. Hệ thống rô bốt được đề xuất sẽ cho phép thực hiện các nhiệm vụ trên các lĩnh vực ứng dụng khác nhau có tác động kinh tế và xã hội cao bao gồm các công trình xây dựng không có rãnh, lắp đặt hệ thống cáp và đường ống, điều tra địa kỹ thuật, lắp đặt hệ thống thủy lợi quy mô lớn, hoạt động tìm kiếm và cứu hộ, khoa học và thăm dò từ xa, và các ứng dụng quốc phòng.
Với mục đích này, BADGER sẽ cung cấp một hệ thống robot có tính sáng tạo cao bằng cách tích hợp nghiên cứu vào tất cả các tiến bộ kỹ thuật mới cần thiết. Máy khoan robot BADGER sẽ tích hợp các khái niệm cơ điện tử sáng tạo với các công cụ khoan công nghiệp mạnh mẽ để mang lại khả năng điều động và chuyển động tiên tiến; sẽ tích hợp các kỹ thuật nhận thức, bản địa hóa và bản đồ để cảm nhận bản đồ và diễn giải môi trường ngầm xung quanh; hệ thống sẽ hợp nhất dữ liệu dưới lòng đất đã thu thập với bản đồ kỹ thuật số kế thừa để lập kế hoạch và theo dõi chuyển động của rô-bốt đối với các mốc vật lý. Các hành động và phản ứng của hệ thống khoan ngầm robot sẽ được điều chỉnh bởi thành phần nhận thức, thành phần này đưa ra các quyết định về thực hiện nhiệm vụ, lập kế hoạch đường đi và lập kế hoạch chuyển động. Cuối cùng, hệ thống robot sẽ có khả năng quản lý và kết hợp một cách thông minh dữ liệu khổng lồ được thu thập trong quá trình hoạt động ngầm để liên tục cải thiện khả năng nhận thức và nhận thức đồng thời cung cấp cho người dùng phương tiện để lưu trữ, xử lý và phân tích dữ liệu này, do đó cho phép lập kế hoạch ngoại tuyến và giám sát từ xa trực tuyến và kiểm soát quá trình hoạt động tổng thể.
Những vấn đề cụ thể mà công nghệ khoan định hướng HDD bằng robot cố gắng giải đáp là gì?
Hiện nay, các công ty xây dựng đã và đang sử dụng máy đào tầng hầm để khoan ngầm kéo ống chạy đường ống dẫn hoặc dây cáp. Tuy nhiên, trang bị này có giới hạn của nó. Một mặt, chúng vẫn chưa thể mở và né tránh đá, đường ống, rễ cây và bất kỳ chướng ngại vật nào vượt qua con đường của chúng: nó vẫn phụ thuộc vào con người để biết vị trí đào. Mặt khác, máy móc ngày nay được thiết kế để hoạt động theo chiều dọc hoặc chiều ngang chứ không phải ngẫu nhiên, điều này ngăn chúng tạo ra các mạng ngầm quanh co.
Mặt khác, máy khoan định hướng BADGER sẽ có thể đào được các mạng quanh co nhờ trực quan hóa và lập bản đồ 3D của các nền. Như thể hiện trong hình ảnh bên dưới, hệ thống khoan sẽ được đặt ở phía trước, trong khi phía sau sẽ có máy in 3D cho phép hợp nhất trực tiếp lối đi được thực hiện. Do đó, chúng tôi tưởng tượng rằng khi sử dụng công nghệ in 3D, khoan ngầm bằng BADGER không mang lại bất kỳ sự mới lạ chói lọi nào. Bản đồ 3D được kích hoạt bởi nhiều cảm biến sẽ được máy in 3D sử dụng để củng cố quá trình khoan.
Robot khoan ngầm có chức năng giống như một con giun đất lăn tăn. Phần sau của robot bám vào bức tường mới khoan và đẩy phần trước của robot. Áp lực từ phía sau cho phép mũi khoan đào và di chuyển về phía trước. Phần phía trước sau khi nằm xuống, nó sẽ lần lượt nắm và kéo phần phía sau của robot. Từ từ, vì chính trong quá trình này, máy in 3D sẽ in từng bước một dựa trên bản đồ 3D kết quả.
Khoan ngầm định hướng BADGER, bao gồm tất cả các tính năng của máy khoan, có các phần dành riêng cho sự linh hoạt và mỗi phần này có thể được kẹp vào thành đường hầm nơi khoan. Để di chuyển, máy khoan ngầm BADGER sử dụng nhiều máy dò, bao gồm cả công nghệ radar xuyên thủng. Điều này cho phép nó hoạt động tự động và phát hiện những chướng ngại vật có thể cản trở việc tiến của nó đủ sớm để vượt qua chúng. Lợi thế không thể chối cãi mà công nghệ khoan ngang BADGER mang lại là khả năng khoan cả ngày lẫn đêm, dưới các thành phố mà không phải làm gián đoạn giao thông, nhưng trên hết, có thể xây dựng đường ống cùng lúc nhờ máy in 3D mà nó mang theo.
Carlos Balaguer, giáo sư tại Đại học Carlos III ở Madrid và là người điều phối dự án, giải thích rằng dự án trước tiên nên được vận hành ở quy mô nhỏ để tập trung vào việc đào các đường ống dẫn. Mục tiêu chính hiện nay là máy có thể khoan sâu 4 mét, duy trì tốc độ khoảng 2 mét một giờ. Nếu được lấp đầy, Carlos Balaguer lạc quan về khả năng tăng tốc độ và quy mô khoan.
Khoan ngầm HDD bằng robot
Có một số lý do hàng đầu dẫn đến việc chôn các hệ thống khác nhau dưới lòng đất và khi làm như vậy, bạn thường gặp phải các chướng ngại vật tự nhiên như đường, cầu, suối, núi, các hệ thống cơ sở hạ tầng khác.
Khi thực hiện biện pháp thi công khoan qua đường, qua sông bằng robot này, có các chế độ an toàn, thiết kế, hiệu suất và thậm chí cả tính thẩm mỹ. Việc cài đặt hệ thống đòi hỏi công việc chuyên nghiệp và kinh nghiệm dày dặn trong lĩnh vực này, để thực hiện nó một cách chính xác cùng với những hạn chế và phức tạp.
Những hệ thống nào có thể được cài đặt dưới lòng đất?
Các hệ thống phổ biến nhất là các hệ thống: nước, thoát nước, cống rãnh, nhưng có nhiều hệ thống khác có thể được trồng như cơ sở hạ tầng điện, mạng lưới thông tin liên lạc, đường ống dẫn khí đốt hoặc nhiên liệu khác, sợi quang và thậm chí cả các hệ thống chữa cháy khác nhau, v.v.
Có những hệ thống mà bản chất của nó đòi hỏi phải được lắp đặt ở mức đo lường và chính xác - ví dụ như hệ thống cống rãnh, hệ thống thoát nước, phần lớn dựa vào lực đẩy của trọng lực. Các hệ thống nguy hiểm mang theo chất nổ như nhiên liệu hoặc các chất độc hại khác cũng rất được khuyến khích lắp đặt bên dưới bề mặt - để bảo vệ chúng tối đa và giảm nguy cơ phơi nhiễm trong trường hợp rò rỉ.
Xu hướng chôn lấp cơ sở hạ tầng ngày càng mở rộng, và chúng tôi cũng nhận thấy các ưu tiên lắp đặt cơ sở hạ tầng điện, đặc biệt là trong các dự án công cộng - để không làm hỏng cảnh quan và vì các lý do an toàn khác.
Lập kế hoạch và biết khu vực
Công việc cơ sở hạ tầng hiếm khi được thực hiện trên đất nguyên sinh hoàn toàn không có cơ sở hạ tầng, công cộng hay tư nhân. Do đó, trước khi bắt đầu sữ dụng biện pháp thi công khoan qua đường, qua sông bằng robot, điều quan trọng là phải lập bản đồ chính xác cơ sở hạ tầng hiện có - để lập kế hoạch cơ sở hạ tầng mới một cách tích hợp và tránh làm hỏng cơ sở hạ tầng hiện có trong quá trình hoạt động. .
Sau khi thu thập tất cả các thông tin liên quan, các giai đoạn lập kế hoạch tập trung vào việc tích hợp cơ sở hạ tầng mới bên cạnh cơ sở hạ tầng hiện có, đồng thời đáp ứng tất cả các điều kiện và tiêu chuẩn.
Xem thêm
