10月11日,由中国科协立项支持、中国水力发电工程学会主办的小型高端品牌交流活动——重大水电工程隧用具身智能机器人智能建造研讨会在北京中国科技会堂召开。来自高校科研院所、勘察设计、水电建设、工程施工领域的30余位专家学者与产业界代表齐聚一堂,聚焦重大水电工程隧用具身智能机器人能力边界、协同作业、验证标准与产业化等关键问题开展深度研讨,为水电地下工程智能化安全建造汇智献策。
本次研讨会由山东大学齐鲁交通学院院长、高端工程机械智能制造全国重点实验室副主任李利平教授,和三峡集团科学技术研究院梁犁丽副主任担任执行主席。由山东大学齐鲁交通学院刘洪亮教授,和水电水利规划设计总院陈旭云高级工程师担任学术秘书。
会议对标国家水网、能源强国战略部署,直面重大水电工程深埋、富水、高压、高温、强灾害交织的复杂隧洞作业条件,重点围绕机器人能力边界、机器人—施工装备—工程地质多域协同作业、验证评价体系构建及产业化实施路径三大核心议题开展研讨。会前工作组已编制完成前期研究报告,面向行业广泛征集“卡脖子”技术与非共识科学问题,并梳理行业热点,为会议深度思辨筑牢基础。
研讨会上,多位专家作主旨报告。国家最高科学技术奖和“八一勋章”获得者钱七虎院士,以《智能换刀机器人研发成果引发对盾构工程智能建造研究的思考》为题系统阐释地下工程智能建造的发展思路。
宇树科技股份有限公司产教融合总监李佳硕分享《具身智能赋能工程领域:应用演进与场景联合协同研究的必要性》,梳理具身智能工程应用演进脉络,剖析隧洞复杂工况下技术落地现实瓶颈。
山东大学齐鲁交通学院院长李利平教授以《隧用机器人与智能建造技术探索》做报告,指出机器人与传统施工装备协同作业技术是制约行业发展的关键“卡脖子”难题。主旨报告后,现场开展互动提问与学术交流,与会专家畅所欲言、交换见解。
专题研讨环节,与会专家围绕三大核心议题深入研讨。在机器人能力边界方面,专家指出,隧洞施工现场少人化、智能化作业需求迫切,隧用具身智能机器人已是核心技术方向,当前整体处于攻关突破与场景验证阶段。多源感知融合是机器人定位与环境感知的基础能力,台阶陡坡、积水松渣、富水破碎带、GNSS拒止、通信受限等工况下,单一感知手段难以胜任,多模态融合感知成为核心攻关重点。与会代表对比实验室性能指标与工程现场实际工况的落差,辨析完全自主、有限自主、人机协同、多装备协同等作业模式适用边界,就优先落地L2人机协同,还是主攻限定工况下L3条件自主的技术路线展开讨论,同时针对多模态感知权重、GNSS拒止环境下定位技术、安全冗余设计、可靠性统一评价指标等焦点问题交换意见。针对协同作业这一技术难点,会议将其梳理为三大相互耦合的理论分支:机器人作为感知认知、精细作业单元,施工装备承担高负载强扰动执行任务,搭建异构智能体协同系统;将地质体作为动态不确定交互对象,通过地质模型在线更新、掘进支护参数自适应,实现装备对地质条件的自适应响应;在受限隧洞空间内推进装备集群协同,依托分布式任务调度、冲突预判避让提升多机施工连续性与鲁棒性。三者耦合形成“机器人—施工装备—工程地质”多域协同理论。专家围绕任务划分、时序调度、载荷匹配、作业冲突消解深入交流,对传统装备升级改造、全新隧用机器人研发两条技术路线的适配效益开展研判,指出行业“单机性能突出、系统协同效能不足”的突出痛点;同时梳理出长大隧洞通信组网难度大、动态孪生支撑多机闭环馈控实施路径尚不明确等现实阻碍。聚焦验证标准与产业化发展,专家提出现行标准对隧洞场景适配性不足,亟需联合建设专用试验平台,构建覆盖环境适应性、可靠性、作业安全、作业性能、多机协同的综合评价体系。参会代表还就虚实迁移定量评价、专项标准体系建设、工程示范落地、自主作业故障可接受风险阈值、装备定制开发与规模化量产平衡、机载算力与续航约束、复合型人才缺口等现实课题开展充分探讨,认为行业仍处在“技术研发—工程示范”阶段,需依托产学研协同、工程牵引,补齐接口、安全管控、工程验收标准短板。
经多轮充分交流研讨,会议形成系列重要共识。一是水电隧洞工况条件特殊,不能简单套用通用技术方案,必须坚持工程场景牵引技术研发。二是现阶段切忌片面追求全自主无人作业,要科学界定机器人能力边界,具身智能建设不可一蹴而就,坚持分阶段推进、分内容突破的递进式研发思路,因地制宜落地人机协同、多装备协同模式,推动机器人从高危辅助工序逐步融入核心施工作业链条。三是单一依靠机理或者数据驱动均存在短板,现阶段走黑箱白箱融合发展路径,依托机理数据双驱动开展技术攻关,待数据体量与质量提升后再向数据驱动转型,攻坚多源多模态感知、机岩耦合控制、灾害自主避险关键技术,打通“感知—决策—执行—反馈”作业闭环。四是协同作业要统筹机器人、施工装备、工程地质、施工方案多维度协同互馈优化,加快构建重大水电隧洞场景专用综合评价体系。五是完善产学研协同创新机制,构建“研发—示范—标准—推广”完整闭环,补齐水工隧洞与机器人交叉领域复合型人才短板。
本次研讨会后将梳理会议成果,专家观点、联合攻关建议书,形成会议纪要等材料,梳理“卡脖子”技术与非共识问题清单报送中国科协,围绕试验平台建设、专项标准前期论证、长效联络机制建立推动成果落地重大工程,助力我国重大水电工程隧洞实现少人化、智能化安全建造。