“机器人可以让工程活动更安全、更快、更便宜”

“目前，我们正在开发的设备仍然有一个操作员在循环中，”Jon Wakeling说。“但如果你在5到10年后和我交谈，我们会讨论设备自动化和自主。”Wakeling是Openreach Research(英国电信应用研究部门的一部分)的代理主管，他正在讨论英国电信位于Adastral Park的最新研究设施中目前正在开发的机器人，在那里他领导“一个小团队进行技术和能力发现，与大学合作，将概念贯彻到早期原型”。

根据维克林的说法，在乌托邦式的未来，我们将拥有机器人，它们可以在道路下和花园中挖掘电缆，释放出人类的工程能力。他说，这是长期目标，“但有许多挑战”可能会阻碍这一途径。虽然许多障碍可以通过技术发展来规避，但还有一些障碍与监管和公众信任有关，特别是:“政府和个人将如何应对在车道下面挖隧道的自动设备?”他说，机器人设备是让人们与电话网络保持联系的途径，“但我们还有很长的路要走”。

Wakeling认为他的角色是将这些设备从低技术准备水平(TRL)“提升到TRL7左右”(这是系统原型演示水平)。他注意到，很多这样的想法都半途而废了，“但有些想法会通过产品开发的过程，最终实现工业化和商业化。到那时，你可以开始引入制造合作伙伴，这样你就可以研究研究和原型，了解什么是真正可以制造出来的。”他说，Openreach的研究是为了加速从低trl到高trl。

Openreach是英国电信公司(BT plc)的全资子公司，负责维护将英国几乎每个家庭和企业连接到国家宽带和电话网络的电话电缆、管道、机柜和交换机。沃克林说，英国电信对机器人技术的兴趣是由于其目标是在2026年底之前为2500万英国房屋提供光纤连接。这个项目需要“大量非常基础的土木工程，比如挖洞和爬杆子”。

而且有很多理由将机器人技术应用到这一实地工作中，“在过去的一百年里，这一领域并没有太大变化”。这位英国工程师滔滔不绝地说:“这既昂贵又耗时，而且可能很危险。此外，我们在这个领域的很多过程都非常缓慢。我们认为这项技术已经达到了成熟的水平，我们可以询问机器人是否可以帮助挖掘新的基础设施，保留现有的基础设施，并使工程活动更安全、更快，说实话，还更便宜。”

在2021年底，英国电信证实了其发展光纤网络的承诺，在萨福克郡马特尔沙姆希思的Adastral公园实验室开设了英国第一个专用电信土木工程测试中心。5000平方英尺。该研究设施占地500平方米，其目标是“在开发创新机器人解决方案以加快基本基础设施的部署方面发挥关键作用，与大学部门和其他公用事业部门合作，试验一系列新的英国开发的机器人，适用于全球电信和公用事业部门的土木工程挑战”。

英国电信表示，它将利用这个机会与大学部门和机器人初创企业合作，“因为他们开发了机器人解决方案来解决具有挑战性的土木工程任务”，包括解决诸如如何清除堵塞的管道、修补倒塌的管道和安装新的光纤网络基础设施等问题，“而不会产生挖掘道路和人行道所带来的成本和延误”。

Wakelin将该研究设施描述为以模拟现实世界中的三种环境为中心。首先是“模拟地下环境，我们可以在英国找到任何类型的土壤。我们可以控制湿度和骨料含量，我们也可以在上面铺设不同的表面，比如铺路板或柏油路。如果我们想测试在地下挖掘的机器人设备，那么我们需要一个可控的环境，在那里我们可以观察机器人在给定环境中的行为。”新的仿生机器人移动和挖掘技术受到挖掘和挖洞哺乳动物和昆虫的启发，再加上为空间探索、航空航天和医疗应用开发的最新技术，“有望实现‘非开挖’基础设施部署”。

Adastral公园正在研究的第二个环境是管道。“我们正在努力重现在这种环境下出现的现有问题。我通常把我们的管道网络称为英国的第二个人工排水管道，”Wakeling说，“因为下雨时，它会充满水，所有相关的淤泥和碎屑(如树叶)都会被冲进去。当我们的管道沿着土地的轮廓走时，它们有天然的坑，这些坑被物质填满，堵塞到你无法推另一根电缆通过的地步。如果你试图用光纤电缆来代替铜电缆，那么你就有问题了。如果我们想要开发出能够调查这种环境的机器人，我们需要能够看到管道内部发生了什么，所以我们使用了透明管道。”

与此同时，在架空环境中，磁性、攀爬和电缆穿越机器人技术“也正在成熟，可以在无线塔和架空电缆杆上进行概念验证试验”。Wakeling说，该设施的优势之一是，它有一个全高的电线杆，可以通过平台访问，可以安装不同的电线杆顶部固定装置来测试机器人，这些机器人旨在将工具、设备或电缆提升到电线杆顶部。电缆可以运行到另一个杆子上，提供一个35米的跨度，用于开发类似索车的设备，用于拉入新电缆或处理树冠。一系列较短的柱子为开发其他电缆传输设备提供了“极传输”测试平台。

韦克林说，维护现有的电信基础设施至关重要，因为更换这些基础设施的成本太高了。“物理上更换100米长的管道非常昂贵。根据地表情况，挖掘基础设施的成本可能高达每米175英镑。”虽然避免成本是一个考虑因素，但更重要的可能是更换基础设施带来的不便。在进行公共工程时，“如果你想部分或完全关闭一条人行道或行车道，你必须申请许可，可能需要几个月的时间才能获得批准”。

官僚主义导致的维修项目延误长达两年的情况并非闻所未闻。“你不能围绕这个问题制定计划，”维克林说，他认为机器人技术是解决这种延迟的解决方案。“但也有好的次要利益需要考虑:每当有人挖一条路，就会产生长队，就工作时间损失和环境影响而言，这对经济产生了多米诺骨牌效应。”因此，我们有很多理由希望解决现有问题，而不是铺设新的基础设施。”

韦克林解释说，两年半前，当英国电信开始开发创建机器人研究机构的想法时，“我们在机器人方面完全没有专业知识或经验。我们认为，如果我们要自己从头开始创建它，可能需要四到五年的时间才能提供有用的东西。因此，我们决定尝试拦截大学里正在进行的所有优秀工作”，这些工作由英国研究与创新(UKRI)以四个机器人中心的形式资助，将学术界和工业界聚集在一起，在看似无关的核能、海上能源和空间机器人领域工作。

“你可以将这些技术在这些环境中开发出来的功能与我们正在做的事情相提并论。因此，我们截取了其中的一些想法，并努力将它们重新用于我们的用例。通过这样做，我们可能已经把我们今天拥有的初步原型所需的时间缩短了一半:我们称之为概念验证设备。我们一直在与六所大学合作研究这些设备，我们将继续这样做，直到我们的技术达到成熟的水平，我们可以实地试验它们。”

韦克林说，英国电信正在试验各种形式的多种技术，以协助该组织的光纤部署计划。当谈到堵塞的管道勘探时，他引用了一个由三个充气室组成的设备的例子，模拟蠕虫的蠕动运动。“我们正在使用这项技术，因为它自然有办法找到阻力最小的路径。我们想看看我们能把这项技术做到多小;如果我们能在上面安装摄像头，这样就能描绘出堵塞的特征，让我们更好地了解发生了什么。”

由于由布里斯托尔大学研发的蠕虫机器人拥有柔软而灵活的外观，它并不一定适合含有尖锐介质(如石头和其他障碍物)的环境。这意味着该实验室正在同时开发替代创新，例如与诺丁汉大学合作的眼镜蛇，“利用了他们与劳斯莱斯公司一直在做的工作”。

眼镜蛇的起源是涡轮叶片的检查，“它可以绕来绕去-我们想要类似的管道检查”。这是必要的，因为管道中出现了“奇怪的几何形状”，这是由一种被称为“电缆扭曲”的现象造成的，在这种现象中，从鼓上脱落的铜线保留了一些缠绕形式，作为开塞钻。“它们不会平躺在管道底部。由于其他电缆的配置方式，这些电缆以不同的速度钻开，因此很难将新电缆插入空间，因为它可能会导致死胡同。但如果你能控制尖端，你就能推过去。诺丁汉大学在我们的一根杆子末端安装了一个可调节的头部，你可以操纵它拉动电缆通过堵塞。”

正在开发的第三种管道内技术是Bristlebot，这是一种由利兹大学开发的3d打印管道，顾名思义，它是一个外部插着扫帚刷毛的机器人。管子内部是一个振动电机，刷毛的角度将振动传递为向前运动。Bristlebot的一个应用是在新住房领域。“房地产开发商应该在地下铺设管道，里面系上绳子，这样我们就可以走过去，把电缆放进去。”Wakeling说，十有八九，这些拉绳都不存在，这就意味着现场的工程师必须召集一个拉杆团队来拉绳。韦克林希望Bristlebot有一天能成为现场工程师日常装备的一部分，“它会帮你拉绳子。”这是我们加速解决我们在光纤部署计划中遇到的所有这些恼人的小问题的方法的一部分。”

在这一点上，Wakeling解释说，他与BT的联系可以追溯到20世纪80年代，当时他在普利茅斯大学学习通信工程，作为学徒计划的一部分。“作为大学课程的一部分，我在英国电信公司做过各种实习，并于1989年进入英国电信公司的研究实验室。当时我在卫星通信方面工作，”这是我在这家电信巨头周围执行任务的一部分，其中还包括在首席技术官办公室工作。随后，“我回到了研究领域，在那里我能够利用我在现场工程和集团战略方面的经验，在2010年，我参与了第一个超高速宽带部署的规划”。

维克林喜欢他现在在英国电信的化身是他的根的回归，或者，更准确地说，是他高调的安全帽和泥泞的靴子。“我作为学徒的第一个工作是在田里和一群人一起挖洞、搭杆子、清理管道、安装电缆。我想说的是，我的职业生涯几乎又回到了原点，因为我现在正在寻找是否能够解决当时遇到的问题和挑战。我从现场工程的角度看问题。我从规划的角度看问题。我看到了整个过程，这就是为什么回到研究实验室试图用最新技术解决这些问题是加倍令人兴奋的。”