澳大利亞悉尼科技大學研發首款自動水下橋樁檢查機器人

檢查橋樁的水下基礎是基礎設施維護中最具危險性的工作之一。潛水員在幾乎零能見度的情況下與潮流作鬥爭，在狹窄的空間內操作高壓水噴射器，並在疲憊迫使他們浮出水面之前工作——有時在鱷魚被記錄為職業危險的水域中。悉尼科技大學的研究人員為他們開發了一款機器人。這款名為水下樁檢查機器人（SPIR）的自主水下系統，由傑出教授劉迪凱和悉尼科技大學自主系統中心的工程師們開發，並與新南威爾士州交通部合作。

該機器人旨在全自動清理和檢查支撐橋樑、碼頭及其他關鍵基礎設施的水下樁，無需人類幹預。

SPIR 的工作原理是使用爪臂牢固地停靠在樁上，從任何位置抓住它，並沿著結構進行作業。一個配備高壓水噴嘴的獨立臂能夠噴射水流，清除海洋生物的附著物——例如藤壺、牡蠣及其他可堆積至 20 釐米厚的附著生物，這些都必須在進行結構評估之前去除。相機和傳感器使 SPIR 具備環境和操作意識，而機上的算法則使其能夠自主執行完整的檢查流程：同時定位和地圖繪製、識別海洋生長類型和厚度、在樁的不同位置導航和停靠，以及規劃和執行清潔軌跡，無需操作員的幹預。

清潔完成後，機器人捕捉暴露的樁表面的高清圖像，建立結構的地理參考 3D 地圖。這張地圖隨後由水面上的人類檢查員用於進行狀況評估，整個操作通過一個簡單的用户界面顯示實時視頻流進行監控，從船上安全觀察。

SPIR 機器人提升橋樁檢查效率

目前的檢查方法存在問題。到目前為止，橋樁檢查依賴抽樣方法。潛水員選擇某一比例的樁，從上到下清理一條帶子，僅檢查該狹窄區域。這在手動清潔的高成本下是一種實用的妥協，但這樣會導致每個結構中有相當大的部分未接受檢查，且整個樁在樣本之外未被檢視。疲勞是潛水員的限制，潛水員在浮出水面之前只能工作短時間，而一名操作員同時只能管理一名潛水員。SPIR 則能夠持續運行，且可以由一名操作員同時管理多個機器人，大幅提升檢查生產力，而無需增加人員的風險。

這款機器人在新南威爾士州的橋樑上進行了成功的試驗，該州擁有 5,000 座橋樑。全澳大利亞，這項技術適用於 50,000 座橋樑和 70 個港口。港口管理者目前在潛水員檢查期間需要關閉碼頭，此次關閉可能使港口當局每天損失高達 US$100,000 (約 HK$780,000)。SPIR 能夠在船隻繼續裝卸的情況下安全運行。劉教授表示，除了橋樑外，該平台還可用於清潔船體、水下管道、石油平台及海上風電場基礎——任何水下結構上累積海洋生物的地方，這些地方目前都需要潛水員進入危險區域進行維護。

隨著自主機器人越來越多地接管危險的水下任務，SPIR 代表了迄今為止演示過的最完整的端到端系統，適合於大規模的關鍵基礎設施維護。