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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)，但能完成60米以下的專業(yè)水下結(jié)構(gòu)物檢測(cè)人員卻不到200人。作業(yè)水域較深時(shí)，人工下水檢測(cè)過于危險(xiǎn)，而且成本過高，并且這種方法許多因素取決于探傷人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，國(guó)外已經(jīng)研制了一系列的水下檢測(cè)機(jī)器人，然而國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域仍處于起步階段。”面對(duì)這一痛點(diǎn)，哈爾濱工程大學(xué)船舶工程學(xué)院教授王剛，帶領(lǐng)學(xué)生們?cè)?年前開展了“深海醫(yī)生”——水下檢測(cè)機(jī)器人的研發(fā)。
水下作業(yè)不同于陸地，不僅面臨水深的影響，而且存在擾流復(fù)雜，如何保證檢測(cè)過程中機(jī)器人和探頭的穩(wěn)定，是極具挑戰(zhàn)性難題。團(tuán)隊(duì)通過多年攻關(guān)，相繼突破了擾流復(fù)雜吸附難、海洋結(jié)構(gòu)物管徑差異大、節(jié)點(diǎn)焊縫結(jié)構(gòu)復(fù)雜等難題。
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)過程中既能吸附牢靠又可靈活運(yùn)動(dòng)。
去年，團(tuán)隊(duì)攜帶機(jī)器人完成了中國(guó)國(guó)內(nèi)的首次風(fēng)電塔樁水下機(jī)器人無損檢測(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)，為中國(guó)的能源安全提供強(qiáng)有力的保障。
今后，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，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境中對(duì)復(fù)雜焊縫的精確跟蹤，為中國(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)。
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