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上海地鐵智能機器人“接班”傳統車輛巡檢

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深夜11時左右,上海地鐵蒲匯塘基地內,4號線列車已從正線駛回,停靠在相應的股道上。一只圓嘟嘟、胖乎乎,有些形似科幻劇《機器人總動員》中“瓦力”的機器人,在技術人員的操作下駛入股道,靈活轉動著“大眼睛”,對列車底部關鍵檢修點進行拍照,檢查它們的健康狀態。

這是正在上海地鐵試點的智能車輛巡檢機器人瓦力。當前,在全國乃至世界城軌行業,智能巡檢機器人應用尚未成熟,北京、上海、廣州、香港、杭州等部分城市開啟先行先試。包括瓦力在內的機器人們,正成為塑造城軌行業新標準的一股力量。

“接班人”的優勢

盛夏的上海,即便是在晚間,地鐵列車停靠的股道內,溫度也會達到50℃以上。在這樣的環境內,待一會兒就會滿頭大汗,檢修作業一般要持續到凌晨4時,辛苦程度可想而知。

“檢修作業不僅環境艱苦、勞動強度大,也會受到檢修人員技術水平、精神狀態等多方面影響。”上海地鐵車輛專業技術工程師張枝森說,“上海地鐵列車保有量已經居于世界第一,隨著新線的開通,列車增購數量仍在攀升,傳統的人工精檢模式將越來越難滿足未來的需求。”

傳統的人工檢查列車故障常常存在盲區,有時難以提前發現、提前預警。當生產運營負荷加大,受人工作業主觀因素影響,容易出現檢修效率跟不上運營壓力、列車缺乏預防性數據支撐、無法做到全天候檢測等問題。

智能機器人,成為地鐵巡檢新的“接班人”。在現場,工作人員只要點擊控制平臺的啟動鍵,瓦力就會循著既定的路徑,前往兩條股道的下方開啟通宵作業。一旦識別到疑似故障,系統就會報警,由工作人員進行復檢。

“目前,上海地鐵共有三臺巡檢機器人。瓦力上崗時間最早,一年多來經歷了基建改造以及多次技術升級,表現較為成熟。”比如,受限于出廠時的結構設計,瓦力對地面的高差有較高要求,于是,工作人員將兩根股道磨平,便于其行動;原先機器人采用2D成像模式,考慮到檢測的精確性,技術人員增加了3D圖像采集單元,以實現多角度檢測。

如今,通過自主移動機器人平臺,結合圖像識別處理技術,瓦力能對車底關鍵檢測點精確成像,智能判斷車底關鍵部件狀態。多自由度的機械臂以及機械臂前端的2D與3D圖像采集單元,能實現多角度檢測,并依靠機器視覺技術實現對目標缺陷的分析判定。同時,智能巡檢機器人創造性地使用了柔性調度技術,能夠實現多機器人在不同股道間的自由轉運,保證檢修任務順利完成。

“通過初步計算,智能巡檢機器人能夠替代對車下、車側零部件檢查幾乎全覆蓋,異物檢測準確率達到98%。”據介紹,智能巡檢機器人會不斷自主訓練和學習,今后檢測準確率還將進一步提升。

走向標準化

“我們的最終目標是,制定相關技術標準,在更多的地鐵線路上推廣智能巡檢機器人應用。”張枝森說。

目前,在全國乃至世界城軌行業,智能巡檢機器人應用仍在探索,僅有部分城市地鐵開啟先行先試。基于復雜的場景、多樣的需求,要實現這一目標并不容易。以上海地鐵為例,目前共有29個基地,不同時期采用的建設標準不同,導致車庫及股道的設置并未統一,傳統線路與全自動駕駛線路的巡檢場景與需求也截然不同。

技術人員試圖在標準化、模塊化設計上創新,比如基于實際的操作,確定機器人需要的功能,并對其界面和操作習慣做統型。“基地的三臺機器人來自三家廠商,這一安排有其原因,如果是一家廠商,容易提出有利于自身設計思路的標準,推廣性不強。只有通過多方合作集思廣益,才能讓標準的適用性更強。”

目前,智能巡檢機器人正處于試點階段,經歷著更多的功能以及技術迭代升級。比如,受限于樣本數量,基于寧可多報不可漏報的原則,故障的誤報率帶來了不小的工作量。技術人員正通過故障模擬,積累更多的分析樣本,讓機器變得更聰明。“我們還希望機器人可以更加自動化,從一臺機器人負責兩根股道,發展至多臺多根股道,以及當全自動駕駛列車入庫后,無須人工點擊啟動鍵就可自動觸發指令等。”

編輯:同同

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