深夜11時左右，上海地鐵蒲匯塘基地內(nèi)，4號線列車已從正線駛回，?？吭谙鄳?yīng)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(shù)人員的操作下駛?cè)牍傻?，靈活轉(zhuǎn)動著“大眼睛”，對列車底部關(guān)鍵檢修點進行拍照，檢查它們的健康狀態(tài)。
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(yè)，智能巡檢機器人應(yīng)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(nèi)的機器人們，正成為塑造城軌行業(yè)新標準的一股力量。
“接班人”的優(yōu)勢
盛夏的上海，即便是在晚間，地鐵列車?？康墓傻纼?nèi)，溫度也會達到50℃以上。在這樣的環(huán)境內(nèi)，待一會兒就會滿頭大汗，檢修作業(yè)一般要持續(xù)到凌晨4時，辛苦程度可想而知。
“檢修作業(yè)不僅環(huán)境艱苦、勞動強度大，也會受到檢修人員技術(shù)水平、精神狀態(tài)等多方面影響。”上海地鐵車輛專業(yè)技術(shù)工程師張枝森告訴記者，傳統(tǒng)的人工檢查列車故障常常存在盲區(qū)，有時難以提前發(fā)現(xiàn)、提前預警。當生產(chǎn)運營負荷加大，受人工作業(yè)主觀因素影響，容易出現(xiàn)檢修效率跟不上運營壓力、列車缺乏預防性數(shù)據(jù)支撐、無法做到全天候檢測等問題。“上海地鐵列車保有量已經(jīng)居于世界第一，隨著新線的開通，列車增購數(shù)量仍在攀升，傳統(tǒng)的人工精檢模式將越來越難滿足未來的需求。”
智能機器人，成為地鐵巡檢新的“接班人”。記者在現(xiàn)場看到，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(yè)。一旦識別到疑似故障，系統(tǒng)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(jīng)歷了基建改造以及多次技術(shù)升級，表現(xiàn)較為成熟。”比如，受限于出廠時的結(jié)構(gòu)設(shè)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(shù)人員增加了3d圖像采集單元，以實現(xiàn)多角度檢測。
如今，通過自主移動機器人平臺，結(jié)合圖像識別處理技術(shù)，瓦力能對車底關(guān)鍵檢測點精確成像，智能判斷車底關(guān)鍵部件狀態(tài)。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(xiàn)多角度檢測，并依靠機器視覺技術(shù)實現(xiàn)對目標缺陷的分析判定。同時，智能巡檢機器人創(chuàng)造性地使用了柔性調(diào)度技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)多機器人在不同股道間的自由轉(zhuǎn)運，保證檢修任務(wù)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(cè)零部件檢查幾乎全覆蓋，異物檢測準確率達到98%。”據(jù)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(guān)技術(shù)標準，在更多的地鐵線路上推廣智能巡檢機器人應(yīng)用。”張枝森說。
目前，在全國乃至世界城軌行業(yè)，智能巡檢機器人應(yīng)用仍在探索，僅有部分城市地鐵開啟先行先試?；趶碗s的場景、多樣的需求，要實現(xiàn)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(shè)標準不同，導致車庫及股道的設(shè)置并未統(tǒng)一，傳統(tǒng)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(shù)人員試圖在標準化、模塊化設(shè)計上創(chuàng)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(tǒng)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(shè)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(jīng)歷著更多的功能以及技術(shù)迭代升級。比如，受限于樣本數(shù)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(shù)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(fā)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(fā)指令等。”
