光纖布設效率提升 中大ROADRobot開創監測新里程

(中央社訊息服務20260508 10:10:41)

隨著橋梁、隧道與管線等大型基礎設施邁入老化階段，結構健康監測（SHM）已成為國際工程界關注的重要課題。國立中央大學土木工程學系林子軒教授帶領「機器人與基礎設施感測實驗室」，成功研發具備自主布設能力的「ROADRobot」分布式光纖自動化布設機器人，可大幅縮短分布式光纖感測（DFOS）的安裝時間並提升施作品質。研究成果已獲營建自動化領域頂尖期刊《Automation in Construction》接受刊登。該期刊於 Web of Science「土木工程（Engineering, Civil）」分類中排名第1名（1/117, Q1），影響因子達11.5，為國際土木工程領域最具指標性的學術舞台之一。

林子軒教授指出，分布式光纖感測技術可沿著數公里長的光纖連續量測應變與溫度，被視為次世代結構健康監測的核心技術。傳統光纖布設仰賴人工點膠、貼附與整型，膠珠厚薄不均直接影響感測精度，在橋梁箱型梁、隧道內壁等高處或密閉空間作業，工人更須冒著高空墜落與通風不良的風險。感測技術已經成熟，真正卡住產業化的是「最後一哩路」的施工瓶頸。

ROADRobot 採用模組化三層式架構，在僅500 × 300 × 300公釐、約7公斤的緊湊機體內，整合五套關鍵子系統。包含可穩定控制光纖張力的閉迴路張力調節系統、可依行進速度同步調節膠量的精密點膠系統，雙紅外線循跡導航與後置整型刮刀等設計。其中，閉迴路張力調節系統可將光纖張力穩定維持於0.5至2.0牛頓；雙紅外線導航系統則能達成毫米級橫向偏差控制，確保光纖布設品質與應力傳遞穩定性。整體系統由微控制器搭配FreeRTOS即時作業系統管控，並可透過MQTT通訊協定遠端遙控。

ROADRobot於中央大學大型力學館完成光纖布設測試，可沿預設軌跡自主前進，並同步完成光纖布設與膠材塗布。實驗顯示，機器人不僅可在密閉空間中穩定完成光纖布設，橫向偏差控制維持於2公釐內，完成2公尺布設僅需66秒，且光纖未受損，顯示自動化布設技術兼具效率、穩定性與施工安全優勢。

林子軒教授未來將與加州大學柏克萊分校Kenichi Soga教授團隊深化合作，將ROADRobot的研究成果延伸至管線監測應用。Soga 教授為國際著名分布式光纖感測權威，近期親訪中央大學大型力學館，於HDPE管線測試設施前與主持人共同討論後續研究方向。雙方將攜手探索自動化光纖布設技術於地下水管、油氣管與下水道系統長期監測的可行性，期為智慧基礎設施監測產業注入新動能。

研究影片：https://www.youtube.com/watch?v=jWGgwqtu0vg