中大研發 ROADRobot 突破光纖布設瓶頸 開啟智慧基礎設施監測新頁

隨著橋梁、隧道與地下管線等大型基礎設施逐漸老化，結構健康監測（Structural Health Monitoring, SHM）已成為全球工程領域的重要發展方向。國立中央大學土木工程學系林子軒教授率領「機器人與基礎設施感測實驗室」，成功研發具自主布設能力的「ROADRobot」分布式光纖自動化布設機器人，可有效縮短分布式光纖感測（DFOS）施工時間，並顯著提升布設品質與作業安全性。

相關研究成果已獲國際頂尖期刊《Automation in Construction》接受刊登。該期刊於 Web of Science「Engineering, Civil」領域排名全球第一（1/117，Q1），影響因子達 11.5，具高度國際指標性。

林子軒表示，分布式光纖感測技術可沿數公里長的光纖，連續量測結構應變與溫度，被視為次世代結構健康監測的核心技術。然而，傳統光纖布設仍高度依賴人工操作，包括點膠、貼附與整型等工序，不僅耗時，膠材厚薄不均也容易影響感測精度；若施工環境位於橋梁箱型梁、隧道內壁等高處或密閉空間，更伴隨高空墜落與通風不良等風險。他指出：「感測技術本身已相當成熟，真正限制產業化推進的，其實是最後一哩路的施工問題。」

此次研發的 ROADRobot 採模組化三層式架構設計，在僅 500 × 300 × 300 公釐、約 7 公斤的緊湊機體中，整合五大關鍵子系統，包括閉迴路張力調節系統、精密點膠系統、雙紅外線循跡導航系統及後置整型刮刀等。其中，閉迴路張力控制可將光纖張力穩定維持於 0.5 至 2.0 牛頓，避免光纖受損；雙紅外線導航則能將橫向偏差控制於毫米等級，確保布設品質與應力傳遞穩定性。整體系統由微控制器搭配 FreeRTOS 即時作業系統進行控制，並透過 MQTT 通訊協定實現遠端操作。

ROADRobot 已於中央大學大型力學館完成實地布設測試。測試結果顯示，機器人可依預設路徑自主移動，同步完成光纖布設與膠材塗布，在密閉空間中仍能維持穩定作業。實驗中，系統橫向偏差控制在 2 公釐以內，完成 2 公尺光纖布設僅需 66 秒，且光纖無任何損傷，展現自動化施工在效率、穩定性與安全性上的顯著優勢。

未來，林子軒將與美國加州大學柏克萊分校（UC Berkeley）Kenichi Soga 教授團隊深化合作，推動 ROADRobot 延伸應用至地下管線監測領域。Soga 教授為國際知名分布式光纖感測專家，近期亦親訪中央大學大型力學館，於 HDPE 管線測試設施前與研究團隊交流後續研究方向。雙方未來將共同探索自動化光纖布設技術於地下水管、油氣管線及下水道系統長期監測的應用潛力，期望為智慧基礎設施監測產業注入嶄新動能。