【資料圖】

海洋鉆井船、海洋鉆井、采油平臺、海上風(fēng)電塔樁等海洋裝備大都采用鋼結(jié)構(gòu)桁架式結(jié)構(gòu)，鋼管對接、相貫線焊縫質(zhì)量直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全。而受到風(fēng)浪水流沖擊和長年累月海水侵蝕等因素作用，結(jié)構(gòu)物會形成裂紋，為了避免構(gòu)件斷裂，影響海洋裝備的運營安全，就需要進行周期性的焊縫檢測，提前發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患。

據(jù)不完全統(tǒng)計，我國海上風(fēng)電塔有4300個，但可以潛入水下60米的專業(yè)檢測人員卻不到200人，作業(yè)過程不僅需要專用潛水設(shè)備和支持母船，而且還要看海況和天氣，存在作業(yè)窗口期短、風(fēng)險大、成本高的特點。同時，作業(yè)水域較深時，人工下水檢測過于危險，而且成本過高，這種方法很大程度上取決于探傷人員的經(jīng)驗和技術(shù)。

哈爾濱工程大學(xué)研發(fā)了國內(nèi)首套海洋結(jié)構(gòu)物水下無損檢測機器人，并于近日通過了國家科技部組織的驗收，實現(xiàn)了國內(nèi)水下無損檢測的工程化示范應(yīng)用。目前市場上運用的檢測工具需要兩位檢測人員分別在水上和水下密切配合，研究團隊給機器人增加了輔助定位系統(tǒng)，降低了檢測人員的操作復(fù)雜度，能夠更專注于檢測數(shù)據(jù)的判斷，提高作業(yè)效率，整個操作過程一人就可以完成。他們通過水下焊縫輔助定位系統(tǒng)的研發(fā)和打壓試驗，讓機器人實現(xiàn)了在海底500米穩(wěn)定精準(zhǔn)操作。

在水下復(fù)雜擾流干擾的情況下，保證機器人的穩(wěn)定吸附與靈活運動是一大挑戰(zhàn)。對此，研究團隊設(shè)計了一套變磁力吸附系統(tǒng)，通過流速計感知檢測機器人的流場情況，進而實時調(diào)整吸附力大小，保證檢測過程中既能吸附牢靠又可靈活運動。海洋結(jié)構(gòu)物管徑最小是0.5m，而最大的可達8m左右，面對管徑差距如此懸殊的海洋結(jié)構(gòu)物鋼樁，如何兼容各種形式的海洋結(jié)構(gòu)物的管徑也是一大難題。團隊成員巧妙將機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計成可重構(gòu)的三段鉸接形狀，通過改變鉸接出兩段間的角度，滿足了機器人兼容不同管徑的檢測任務(wù)。

為了把檢測人員從復(fù)雜的操作中解放出來，團隊研究開發(fā)了人在環(huán)中的半自主檢測技術(shù)，機器人可以自己跟蹤焊縫，在檢測到疑似缺陷時操作人員可以專注于對檢測效果影響最大的運動軸，其他的運動軸則由機器人自動解算，極大的簡化了操作人員的操作。

2021年，團隊攜帶機器人先后中廣核如東海上風(fēng)電場F06號風(fēng)電塔樁進行了實際檢測，機器人表現(xiàn)出色，完成了國內(nèi)的首次風(fēng)電塔樁水下機器人無損檢測示范應(yīng)用。海洋結(jié)構(gòu)物水下機器人檢測，不但避免了人工潛水檢測的人員安全風(fēng)險，還能提高檢測效率降低運維成本，有利于海洋各類資源的高效開發(fā)，為我國的能源安全提供強有力的保障。

讓技術(shù)落地轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。在未來，研究團隊還將繼續(xù)改善水下檢測機器人環(huán)境感知和智能決策能力，為我國水下機器人自主環(huán)境感知與作業(yè)技術(shù)研究應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

(資料來源：央廣網(wǎng))

關(guān)鍵詞： 無損檢測 水下機器人 操作人員