本报讯 记者近日从中国铁建重工集团获悉，由该集团自主研制的国内首台智能盾构换刀机器人已在某重大铁路隧道工程中正式投用，成功完成了首次刀具更换作业。这标志着我国在盾构施工智能化、无人化领域取得重大突破，长期困扰地下工程领域的“换刀高危、耗时、低效”难题有了系统性解决方案。
在深埋地下的隧道施工现场，盾构机如同一条钢铁巨龙，依靠刀盘上密布的刀具切削岩石、掘进前行。然而，刀具是易损件，在复杂地层中往往需要频繁更换。传统换刀作业高度依赖人工，工人必须进入充满高压、泥浆、坍塌风险的密闭土舱，在能见度极低的空间内完成近百公斤重的刀具拆卸与安装。一次换刀动辄需要10余人连续作业数十小时，不仅效率低下，更存在巨大的安全风险。
“过去，换刀作业被称为‘与死神博弈’。”中国铁建重工集团项目负责人表示，“为解决这一行业痛点，我们历经3年技术攻关，成功研发出集感知、决策、执行于一体的智能换刀机器人系统。”该机器人具备自适应定位、精密力控、视觉识别等核心能力，可在高压、高湿、强振动等极端工况下稳定工作。
据介绍，此次投用的智能换刀机器人主要由机械臂、末端执行器、智能控制系统及辅助设备组成。其最大亮点在于实现了“一键式”自主换刀：操作人员只需在地面控制室通过显示屏下达指令，机器人便能自动完成刀具螺栓拆卸、旧刀抓取、新刀安装、扭矩复紧等全流程动作。系统搭载的高精度视觉传感器和力觉传感器，可实时感知刀盘姿态与螺纹扭矩，定位精度达到毫米级，大幅提升了换刀质量与一致性。
在实际应用中，机器人换刀效率提升显著。以此次工程为例，原需16名工人连续作业18小时的换刀任务，如今仅需2名操作员配合机器人即可在5小时内完成，作业时间缩短近70%，且彻底避免了人员进入土舱的高风险环节。此外，机器人还可对刀具磨损数据进行实时记录与分析，为后续施工决策提供精准依据。
中国工程院院士、隧道与地下工程专家在评价该成果时指出：“智能换刀机器人的成功投用，是盾构施工技术从‘机械化’向‘智能化’跨越的里程碑。它不只是一个设备，更代表了未来地下工程‘少人化、无人化’的发展方向。”这一技术突破不仅提升了我国在复杂地质条件下长距离、大埋深隧道施工的能力，也为川藏铁路、跨海通道等国家重大工程建设提供了有力支撑。
据悉，目前研发团队正围绕机器人的耐压密封、长续航及多工况适应性进行迭代升级，未来计划将其与盾构机智能掘进系统深度集成，实现“掘进—换刀—检测”的全闭环自动化。可以预见，随着智能换刀机器人的批量应用，我国隧道及地下工程领域的安全水平与建设效率将迎来质的飞跃。
（本报记者 综合报道）