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北京石油化工学院机器人研发近30年 应用于多领域

助力新机场焊接的神秘机器人

来源: 北京晚报     2019年06月28日        版次: 15     作者:

    大兴国际机场球型节点焊接现场

    大兴国际机场C型柱焊接现场

    大兴国际机场高架桥焊接现场

    北京大兴国际机场(北京新机场),是建设在北京市大兴区与河北省廊坊市广阳区之间的超大型国际航空综合交通连接枢纽,是继北京首都国际机场、北京南苑机场后的第三个客运机场。本月30日,大兴国际机场将全面竣工验收,并于今年9月30日正式投入运营。

    作为一项举世瞩目的世纪工程,新机场建设强调保质又高效,这是参与其中的规划者、建设者的共同心声。事实上,这一重大工程采用了很多高科技技术,比如大兴国际机场的很多焊接工程就有赖于移动式焊接机器人的助力。近日,记者走进这款机器人的研发单位北京石油化工学院,揭秘神秘机器人是如何参与大兴国际机场建设的。

    大兴国际机场钢结构复杂 施工难度大

    2014年12月,国家发改委批准建设大兴国际机场项目,项目钢结构建设用钢量达7.2万吨。

    事实上,现代建筑很多都采用钢结构建设,钢结构有承载力强、结构形式多样、设计美观、抗震效果好、施工进度快等特点,深受建筑师的青睐。比如鸟巢(国家体育馆)、上海中心大厦等建筑,都采用了钢结构建设。

    但是钢结构建筑用钢量大,钢板强度也越来越高、越来越厚,结构越来越复杂,焊接工作量大,焊接质量要求高。与此同时,熟练电焊工的数量明显不足,人工施工难度大,安全隐患多,成本压力大等,给建筑施工企业提出了严峻挑战,寻找钢结构机器人焊接施工成为了必然的发展趋势。

    “大兴国际机场航站楼钢结构造型新颖、结构复杂。航站楼核心区由8个C型柱支撑的网状屋盖钢结构组成,总用钢量达6.2万多吨。屋盖钢结构投影面积达18万平方米,屋盖钢结构网络构件规格多、数量大,钢结构施工难度非常大。采用机器人焊接可以有效提高工程质量,保证工程施工进度,起到了较好的示范作用。”多年来从事特种机器人研发与实践工作的北京石油化工学院机械工程学院副院长、光机电装备技术北京市重点实验室副主任薛龙教授告诉记者。

    3款机器人上阵 助力大兴国际机场焊接

    2016年底,由北京石油化工学院负责、北京市科技计划资助的课题“高空大跨距结构移动式焊接机器人研制及应用”,针对大兴国际机场钢结构现场焊接的特点,进行了相关研究。

    2017年3月,北京石油化工学院自主研发的焊接机器人正式参与到大兴国际机场的建设中。刚性直轨道移动式焊接机器人、管道焊接机器人、柔性轨道移动式焊接机器人等3款焊接机器人上阵,先后应用于机场c型柱箱型梁、网状屋盖圆管杆件和球节点连接、中央连桥箱型梁、到港/离港高架桥等处的现场焊接作业,完成了400多道焊缝焊接,焊缝长度1000多米,焊后检测100%合格。

    2018年1月,焊接机器人顺利结束了它在大兴国际机场焊接工作中的使命。

    “焊接机器人可以解决不同位置的焊接难题,如管道杆件与球节点的焊接;解决厚板多层多道自动化焊接难题,提高工效;解决钢结构现场焊接自动跟踪困难的难题,提高焊接质量;解决钢结构现场施工工件拼接误差等现实问题。”薛龙介绍说。

    大兴国际机场焊接有很多时候是高空作业,最高时达到50米高,特种机器人项目团队的老师们不止一次登上高空。“说实话,登到那么高的地方,不动手,就盯着机器人干活,腿都是发抖的。”项目团队核心成员黄继强副教授说。每到这时候,在场的每个人都感慨“多亏有了科技的助力,有了机器人的助力,才得以让建设顺利进行。”

    焊接机器人可小批量生产 开拓应用市场

    参与了大兴国际机场建设,北京石油化工学院特种机器人项目团队的老师们都非常自豪。“如今,大兴国际机场面临全面竣工验收,我们也进不去了,只有等以后到大兴国际机场坐飞机时再看了,那时候可以骄傲地和我们的下一代讲,这里也有他们父辈人的功劳。” 

    薛龙介绍说,高空大跨距移动式焊接机器人的研发成功和在大兴国际机场钢结构建设的成功应用,在服务北京建设的同时,在我国建筑施工行业起到了很好的示范作用,创建了样板工程,提升了国产焊接机器人的知名度,也标志着我国具有自主知识产权的建筑钢结构移动式焊接机器人,从实验室研究阶段进入现场应用阶段迈出了关键一步。

    据悉,北京石油化工学院从上世纪90年代起就开始从事机器人研发工作,至今已经研发出包括焊接机器人、水下机器人、核电机器人、医疗机器人等在内的多款机器人,应用于不同领域,参与了国家体育场(“鸟巢”)、港珠澳大桥、上海中心大厦等重大工程,并在“一带一路”建设工程中发挥了积极作用。

    目前,北京石油化工学院作为课题承担单位已经具备了移动式焊接机器人小批量生产的能力,将继续加强与国内建筑施工单位紧密合作,开拓新的应用市场。未来将积极推进课题成果服务于北京市经济建设,拟针对雄安新区和北京冬奥会的建设需要,积极寻找合作模式和契机,让机器人的研究成果更好服务于国家和北京市重点工程。

    北京石油化工学院校长蒋毅坚说,作为北京市属高校 ,近年来,学校在转型发展中坚持以提升科技创新能力为核心,以服务首都经济社会发展为切入点,把服务区域经济社会发展和能源产业需求作为己任,努力在培养应用型人才、建设应用型学科、开展应用型创新、推广应用型成果上下功夫,形成了自身的优势和特色。面向未来,北京石油化工学院将继续坚持内涵发展、特色发展、差异化发展,努力把学校打造成对首都有更大贡献的特色鲜明的高水平应用型大学。

    相关链接

    我们有哪些焊接机器人?

    双枪高效移动焊接机器人

    可同时夹持两把MIG/MAG焊枪进行自动化焊接,在保障焊接质量的前提下,提高施工效率。适用于建筑钢结构、压力容器、造船等行业装备制造过程中实现高效焊接。

    TIG移动焊接机器人

    采用TIG焊接方法,配备真空吸盘,具备弧长跟踪系统,适用于核电、压力容器、石油化工等行业的不锈钢、铝合金等材质的焊接。

    柔性轨道移动焊接机器人

    移动焊接机器人轨道具备一定的柔性,适用于管道、压力容器、船舶等表面较为复杂的构件的自动化焊接。

    管道全位置焊接机器人

    针对管道焊接的特殊性,提供全位置管道自动化焊接方案,以适应不同管道安装位置的焊接需求,适用管道直径范围≥168mm。

    水下自主移动焊接机器人

    以水下自主移动机器人为载体,配备局部干法排水罩、视觉传感设备,实现水下局部干法焊接,适应于水下结构物安装和修复的自动焊接作业。

    本报记者 邹乐   图表详见本版PDF