RoFab-4iDM: Robotic Fabrication of Tunnel Services using Industry 4.0 for Intelligent Distributed Manufacturing

RoFab-4iDM:利用工业 4.0 实现智能分布式制造的隧道服务机器人制造

基本信息

  • 批准号:
    10080713
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 48.39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

**_Robotic Fabrication of Tunnel Services using Industry 4.0 for Intelligent Distributed Manufacturing (_**_RoFab-4iDM) addresses safety and productivity problems that occur when fabricating customised mechanical and electrical (M&E) installation bracketry within rail and infrastructure tunnels._**_RoFab-4iDM will radically improve productivity and worker safety by integrating survey, inspection, machining and additive manufacturing operations within an integrated, autonomous "survey-\>design-\>manufacture-\>install" system._****_South Korean partners will apply this technology automating metal pipework repairs within tunnels._**We will combine conventional test techniques with machine learning (ML) and artificial intelligence (AI) to create a digital control environment capable of assessing and designing welds, fabrication, machining and additive manufacturing without human decision-making.**_Innovating to solve real-world problems: Improve worker safety; saving UK taxpayers £16,000 per km_ tunnel built.**RoFab-4iDM has immediate application for tunnelling projects including HS2, capturing benefits of autonomous robotics, while forming tunnel structures using conventional, cost-effective, precast concrete (PCC).No other system of this kind is available.**The issue:**Rail tunnel M&E services are fitted to racking bolted to inserts cast into PCC tunnel sections. Installation tolerance build-up (due to 'roll' of PCC sections) means inserts are often out of position. Safety rules forbid welding and deter drilling new inserts inside tunnels. Therefore, many brackets need bespoke adaptions.**Our proposal:**RoFab-4iDM will combine tunnel design models with as-constructed 3D survey data, using AI to automate design and manufacture of customised bracketry. Each bracket will precisely suit the as-installed inserts, enabling fast robotic installation.* **Precisely determine as-installed position of each insert** - automated scanning rig survey creates digital 3D representation.* **Position-specific, customised standard bracket design** created by AI using digital twin.* **Fabricate bracketry offsite** -- autonomous, adaptive robotic fabrication.The project integrates proven techniques/technologies with a novel digital twin. The demonstrator will develop the digital twin integration from TRL5 to TRL7\.**Further markets:****_Enhancing construction productivity by creating a method for off-site mass manufactured components that are cost-efficient and bespoke._**Bridging the variance between designed ideal/predicted dimensions and as-installed would accelerate wide adoption of pre-manufactured products on construction projects.**_Autonomous repair to regulated standards within hazardous environments._** Applying RoFab-4iDM technologies to other sectors will provide a solution for welding/AM within hazardous environments, avoiding disruption from having to move damaged components to a repair workshop. Future development would be to combine all stages into a **survey-\>design-\>manufacture-\>install** platform, with applications in any industry that requires assessment, repair and remanufacture of steel materials, including rail and civil nuclear decommissioning.
**_使用智能分布式制造工业4.0制造隧道服务的机器人(_**_RoFab-4iDM)解决了在铁路和基础设施隧道内制造定制的机电(M&E)安装支架时出现的安全和生产率问题。_**_RoFab-4iDM将通过将测量、检查、加工和附加制造操作集成到一个集成的、自主的“测量-设计-制造”中,从根本上提高生产力和工人的安全;安装“系统。_*_韩国合作伙伴将应用这项技术,使隧道内的金属管道维修自动化。_**我们将把传统测试技术与机器学习(ML)和人工智能(AI)相结合,创建一个数字控制环境,能够在没有人工决策的情况下评估和设计焊接、制造、加工和附加制造。**_创新解决现实世界的问题:提高工人的安全性;每建造一公里隧道可为英国纳税人节省16,000 GB。**RoFab-4iDM可立即应用于包括HS2在内的隧道施工项目,利用自主机器人的优点,同时使用传统的、经济高效的预制混凝土(PCC)形成隧道结构。目前还没有其他此类系统可用。**问题:**铁路隧道M&E服务安装在支架螺栓上,插入PCC隧道路段。安装公差的增加(由于PCC型材的“卷曲”)意味着插件经常不在位置。安全规则禁止焊接,并阻止在隧道内钻探新的插件。因此,许多支架需要进行定制调整。**我们的建议:**RoFab-4iDM将隧道设计模型与已建成的3D测量数据相结合,使用人工智能来自动化定制支架的设计和制造。每个托架将精确地适应已安装的插件,从而实现快速机器人安装。*精确确定每个插件的安装位置**-自动扫描钻机测量创建数字3D表示。*特定位置的定制标准托架设计**由AI使用数字孪生创建。*异地制造支架**--自主、自适应的机器人制造。该项目将成熟的技术/技术与新型数字孪生机器人相结合。演示者将开发从TRL5到TRL7的数字孪生集成。**进一步的市场:*通过创建一种非现场大规模制造的组件的方法来提高建筑生产率,这些组件具有成本效益和定制。_**弥合设计理想/预测尺寸和安装之间的差异将加速建筑项目中预制产品的广泛采用。**_在危险环境中按照法规标准进行自主维修。_**将RoFab-4iDM技术应用到其他部门将为危险环境中的焊接/AM提供解决方案,避免将损坏的组件移到维修车间的中断。未来的发展将是将所有阶段结合到一个**survey-\>design-\>manufacture-\>install**平台中,应用于任何需要评估、维修和再制造钢铁材料的行业,包括铁路和民用核退役。

项目成果

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