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自动化技术在公路建设和维护领域

作者:非标自动化  来源:本站  发表时间:2019-12-26 14:00:56   浏览:

  机器人技术在公路建设和维护

自动化技术在公路建设和维护领域


  背景

  当高级研究办公室成立于1992年4月在联邦高速公路管理局(供)Turner-Fairbank公路研究中心,机器人,机器人和自动化技术,是由六个主要的研究领域之一。

  机器人已被广泛用于许多领域,因为它增强了工人们的安全、提高生产效率和改善产品质量。重要的是要介绍,并鼓励使用这种技术在公路运输。

  作为终极目标,机器人可用于公路运输的所有阶段:生产公路材料,公路建设(包括质量控制),公路养护和操作(包括检验和监控),和性能在危险和难以介入环境中。到目前为止,它的使用在公路运输是有限的。

  虽然机器人技术可以在很多方面受益公路运输和可能导致大的储蓄,它不便宜,尤其是应用在崎岖的户外环境,公路建设和维护。机器人的研究是多学科的,涉及高科技,需要特殊的实验室设施。其产品敏感,复杂,通常的机械操作,需要特殊的训练和维护。

  这些因素必须考虑总成本效益研究的预期的最终产品。总成本必须包括研究成本,开发最终产品的成本,最终产品的估计成本,培训成本的操作符和维护的成本。好处必须以增强安全、提高生产率和改进质量。只有通过比较工作的总成本在现有的方式和新的方式我们可以避免不良结果,如生产设备或机器,要运作一个联盟就变得过于昂贵。

  范围

  这个研究项目有两个主要目标:

  改善现有的技术、设备和方法。

  开发新技术、设备和方法。

  这是一个基于现有的机器人知识应用研究项目。研究产品必须实用和有效的用于公路建设和维护。

  这项研究不包括机器人技术应用的高效、安全运行车辆行驶在高速公路上。这是由供料的特殊智能交通系统项目。

  重要的结果到目前为止

  美国国家标准与技术研究院(NIST),在一个与供料机构间协议,完成深入研究目前机器人的应用知识,提高安全,质量,和生产力的高速公路建设、维护和操作。这项研究是由一个机器人专家小组从学术界和政府。小组参观了三个公路建设和维护项目网站在该领域问题上获得的见解和需要与工程师,通过密切观察和讨论承包商、主管、设备运营商,材料供应商。

  两个车间举行了在这个研究。第一个是收集工业观点和检查要求和自动化/机器人技术在公路交通的机会。第二个是交换技术最先进的和识别技术的应用领域。

  从这些来源和文献检索,面板中选择6个潜在研究项目的详细评估。网站集成,自动化的桥面板,自动挖沟铺管,自动桥检查和维护,自动人行道上检查和修复,和临时桥接。

  这些建议被提交给土木工程研究基金会(vintCERF)生命周期成本效益的研究中,假定技术目标可以达到。专业工程师在工业、电子工程学院学术部门,国家交通部工程师参与了瑟夫研究。四个方案提供重要的潜在的经济改善了当前的实践。这些涉及自动人行道上检查和crack-sealing、自动化桥检查和维护,自动化桥面施工,和站点集成。

  瑟夫的研究并没有一个完整的成本效益研究。然而,NIST的研究是一个很好的参考供料在进行机器人研究公路建设和维护。这项研究的结果可在六个报告列为本文结尾处的参考资料。

  研究进展

  网站集成项目

  NIST的研究建议,供料启动five_year研究网站的集成项目。实施这项研究将在当前实践提供重要的经济效益通过整合所有活动现场,从而减少施工时间,降低材料成本,减少浪费,提高安全监测设备的运动。这将通过:

  自动化规划与调度直接从数据库项目规划者、设计工程师、承包商和材料供应商。

  直接从调查数据自动生成的详细计划。

  提高工人的效率和机器使用,确保所有必要的工具,材料,人员可以在适当的时间和地点。

  最佳延期使用的工人和机器实时响应短期天气造成的中断,设备故障等不可预知的事件。

  消除时间寻找材料通过自动跟踪和控制材料交付和存储。

  提高机械效率的运营商通过向他们提供准确的视觉指导地球清除,材料放置和sitepositioning。

  减少返工提高定位的准确性,放置,切割,形成操作;通过控制材料流动;通过直接从主计划和设计指导工作。

  获取竣工信息工作发生减少周转时间检查和纠正操作。

  空中Bridge-Inspection系统

  回应NIST的研究项目建议自动化桥上检查和维护,pooled-fund,国家计划和研究(SP&R)项目研究发起空中bridge-inspection装置发展的更有效和更安全的检查没有交通延误。这项研究是由加州的第二阶段研究的交通部(加州运输局)“空中平台体系桥梁检查。”

  在第一阶段,加州运输局开发了一个原型空中平台配备视频检查相机。这个平台能够垂直起飞和着陆,可以在0.6米的位置检查相机的位置进行检查。电力供应的车辆通过30米电缆。光纤电缆传输控制信号和视频图像的空中平台和地面车站。

  视频检查相机是一个视力增强系统,同时正在开发另一个加州运输局研究下合同。本合同将提供一个完整的地面车站与实时监测桥梁结构的规定。

  正在进行第二阶段的研究——共同由供料、加利福尼亚、康涅狄格、印第安纳州、纽约、宾夕法尼亚和德克萨斯州,努力将专注于为现场操作这个设备的发展。这包括提高起落架,增加其稳定性特点,在远程站点操作,添加一个后备电源和控制系统,测试轻量级身体对抗接触桥梁结构和异物,并可能增加其他设备来促进桥梁检查。图1显示了这个系统的一般概念。

  1993年供高级研究拨款

  从1993年供高级研究开发新兴补助计划,先进、潜力和自适应技术在远程应用程序公路运输,两个研究是根据机器人/自动化/man_machines的主要区域。

  北卡州立大学(NCSU)进行的一项研究“机器人桥漆去除,实地测试和评估的技术。”使用机械设备应用选择,可用方法去除油漆从桥梁可以消除有害的工作环境。完整的容器删除碎片防止旧油漆中含有的铅污染环境。北卡罗莱那州运输部和NCSU研究人员共同确定可用paint-removal方法。图2显示了这个系统的一般概念。

  其他赠款授予阿肯色大学小石城开发一个“自动测量总指数的形状”通过构造一个第二代成像仪、优化的综合分析。仪器方便样本和获得的图像总(粗或细),迅速在每幅图像提取的特征对象,估计每个对象的厚度,构造骨料的级配曲线(即使使用多个样本不同的筛子),并显示数据以二维方式,例如,有角可能大小的函数进行了研究。数据进行分析,以确定哪些功能,如果有的话,定量预测路面性能。

  其他的研究现状

  利用大规模机械手由得克萨斯大学奥斯汀分校和美国国家科学基金会(NSF)的支持,供料和国家科学基金会共同发起这个项目的第二阶段,“施工大型机械技术的发展。”它将专注于内部和外部的发展测量方法来处理污水和偏转错误带来的质量和规模操纵者。

  自动人行道Crack-Sealing机的发展和Pothole-Repairing机开始作为战略公路研究项目的一部分。这些项目正在持续的长期的路面性能的程序。

  未来的研究

  1994年,唯一的高级研究格兰特机器人/自动化/人机授予NCSU调查“CAD(计算机辅助设计)集成实时控制机器人开挖和策划开发和现场测试。”本研究将证明的技术可行性和有效性基于激光的空间位置控制沟开挖在现实条件下,和研究人员将fieldtest创新技术的检测埋金属障碍。

  未成年半自动路面裂缝密封机的开发研究将由供料的办公室共同主办的技术应用,德州交通部和设备制造商。本研究将推进技术开始在高速公路战略研究项目研究。

  机器人的进一步发展,桥NCSUpaint-removal系统被认为是在北卡罗莱纳的SP&R程序。

  新研究被认为是在自动人行道上检查区域开发准确的手段来检测路面痛苦在最早的阶段,所以可以采取纠正措施,以防止一个大问题。

  另一个潜在的研究领域在公路建设和维修需要改善工作区域安全,减少交通拥堵艾滋病通过使用机器人。

  未来的研究需要自动化,连续桥梁检查,包括水下检查桥台和桥墩冲刷和环保的发展和连续操作桥绘画和油漆去除。

  供料总是寻找创意更好的公路运输。
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