【資料圖】

海洋鉆井船、海洋鉆井、采油平臺(tái)、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(duì)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(zhǎng)年累月海水侵蝕等因素作用，結(jié)構(gòu)物會(huì)形成裂紋，為了避免構(gòu)件斷裂，影響海洋裝備的運(yùn)營(yíng)安全，就需要進(jìn)行周期性的焊縫檢測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)海上風(fēng)電塔有4300個(gè)，但可以潛入水下60米的專業(yè)檢測(cè)人員卻不到200人，作業(yè)過(guò)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(xiǎn)大、成本高的特點(diǎn)。同時(shí)，作業(yè)水域較深時(shí)，人工下水檢測(cè)過(guò)于危險(xiǎn)，而且成本過(guò)高，這種方法很大程度上取決于探傷人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。

哈爾濱工程大學(xué)研發(fā)了國(guó)內(nèi)首套海洋結(jié)構(gòu)物水下無(wú)損檢測(cè)機(jī)器人，并于近日通過(guò)了國(guó)家科技部組織的驗(yàn)收，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)水下無(wú)損檢測(cè)的工程化示范應(yīng)用。目前市場(chǎng)上運(yùn)用的檢測(cè)工具需要兩位檢測(cè)人員分別在水上和水下密切配合，研究團(tuán)隊(duì)給機(jī)器人增加了輔助定位系統(tǒng)，降低了檢測(cè)人員的操作復(fù)雜度，能夠更專注于檢測(cè)數(shù)據(jù)的判斷，提高作業(yè)效率，整個(gè)操作過(guò)程一人就可以完成。他們通過(guò)水下焊縫輔助定位系統(tǒng)的研發(fā)和打壓試驗(yàn)，讓機(jī)器人實(shí)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(jī)器人的穩(wěn)定吸附與靈活運(yùn)動(dòng)是一大挑戰(zhàn)。對(duì)此，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套變磁力吸附系統(tǒng)，通過(guò)流速計(jì)感知檢測(cè)機(jī)器人的流場(chǎng)情況，進(jìn)而實(shí)時(shí)調(diào)整吸附力大小，保證檢測(cè)過(guò)程中既能吸附牢靠又可靈活運(yùn)動(dòng)。海洋結(jié)構(gòu)物管徑最小是0.5m，而最大的可達(dá)8m左右，面對(duì)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(tuán)隊(duì)成員巧妙將機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可重構(gòu)的三段鉸接形狀，通過(guò)改變鉸接出兩段間的角度，滿足了機(jī)器人兼容不同管徑的檢測(cè)任務(wù)。

為了把檢測(cè)人員從復(fù)雜的操作中解放出來(lái)，團(tuán)隊(duì)研究開發(fā)了人在環(huán)中的半自主檢測(cè)技術(shù)，機(jī)器人可以自己跟蹤焊縫，在檢測(cè)到疑似缺陷時(shí)操作人員可以專注于對(duì)檢測(cè)效果影響最大的運(yùn)動(dòng)軸，其他的運(yùn)動(dòng)軸則由機(jī)器人自動(dòng)解算，極大的簡(jiǎn)化了操作人員的操作。

2021年，團(tuán)隊(duì)攜帶機(jī)器人先后中廣核如東海上風(fēng)電場(chǎng)F06號(hào)風(fēng)電塔樁進(jìn)行了實(shí)際檢測(cè)，機(jī)器人表現(xiàn)出色，完成了國(guó)內(nèi)的首次風(fēng)電塔樁水下機(jī)器人無(wú)損檢測(cè)示范應(yīng)用。海洋結(jié)構(gòu)物水下機(jī)器人檢測(cè)，不但避免了人工潛水檢測(cè)的人員安全風(fēng)險(xiǎn)，還能提高檢測(cè)效率降低運(yùn)維成本，有利于海洋各類資源的高效開發(fā)，為我國(guó)的能源安全提供強(qiáng)有力的保障。

讓技術(shù)落地轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。在未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)還將繼續(xù)改善水下檢測(cè)機(jī)器人環(huán)境感知和智能決策能力，為我國(guó)水下機(jī)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(lái)源：央廣網(wǎng))

關(guān)鍵詞： 無(wú)損檢測(cè) 水下機(jī)器人 操作人員