深夜11時(shí)左右，上海地鐵蒲匯塘基地內(nèi)，4號(hào)線(xiàn)列車(chē)已從正線(xiàn)駛回，停靠在相應(yīng)的股道上。一只圓嘟嘟、胖乎乎，有些形似科幻劇《機(jī)器人總動(dòng)員》中“瓦力”的機(jī)器人，在技術(shù)人員的操作下駛?cè)牍傻溃`活轉(zhuǎn)動(dòng)著“大眼睛”，對(duì)列車(chē)底部關(guān)鍵檢修點(diǎn)進(jìn)行拍照，檢查它們的健康狀態(tài)。

這是正在上海地鐵試點(diǎn)的智能車(chē)輛巡檢機(jī)器人瓦力。當(dāng)前，在全國(guó)乃至世界城軌行業(yè)，智能巡檢機(jī)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(kāi)啟先行先試。包括瓦力在內(nèi)的機(jī)器人們，正成為塑造城軌行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)的一股力量。

“接班人”的優(yōu)勢(shì)

盛夏的上海，即便是在晚間，地鐵列車(chē)停靠的股道內(nèi)，溫度也會(huì)達(dá)到50℃以上。在這樣的環(huán)境內(nèi)，待一會(huì)兒就會(huì)滿(mǎn)頭大汗，檢修作業(yè)一般要持續(xù)到凌晨4時(shí)，辛苦程度可想而知。

“檢修作業(yè)不僅環(huán)境艱苦、勞動(dòng)強(qiáng)度大，也會(huì)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(chē)輛專(zhuān)業(yè)技術(shù)工程師張枝森說(shuō)，“上海地鐵列車(chē)保有量已經(jīng)居于世界第一，隨著新線(xiàn)的開(kāi)通，列車(chē)增購(gòu)數(shù)量仍在攀升，傳統(tǒng)的人工精檢模式將越來(lái)越難滿(mǎn)足未來(lái)的需求。”

傳統(tǒng)的人工檢查列車(chē)故障常常存在盲區(qū)，有時(shí)難以提前發(fā)現(xiàn)、提前預(yù)警。當(dāng)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)負(fù)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(yùn)營(yíng)壓力、列車(chē)缺乏預(yù)防性數(shù)據(jù)支撐、無(wú)法做到全天候檢測(cè)等問(wèn)題。

智能機(jī)器人，成為地鐵巡檢新的“接班人”。在現(xiàn)場(chǎng)，工作人員只要點(diǎn)擊控制平臺(tái)的啟動(dòng)鍵，瓦力就會(huì)循著既定的路徑，前往兩條股道的下方開(kāi)啟通宵作業(yè)。一旦識(shí)別到疑似故障，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，由工作人員進(jìn)行復(fù)檢。

“目前，上海地鐵共有三臺(tái)巡檢機(jī)器人。瓦力上崗時(shí)間最早，一年多來(lái)經(jīng)歷了基建改造以及多次技術(shù)升級(jí)，表現(xiàn)較為成熟。”比如，受限于出廠(chǎng)時(shí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，瓦力對(duì)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(dòng)；原先機(jī)器人采用2D成像模式，考慮到檢測(cè)的精確性，技術(shù)人員增加了3D圖像采集單元，以實(shí)現(xiàn)多角度檢測(cè)。

如今，通過(guò)自主移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)，結(jié)合圖像識(shí)別處理技術(shù)，瓦力能對(duì)車(chē)底關(guān)鍵檢測(cè)點(diǎn)精確成像，智能判斷車(chē)底關(guān)鍵部件狀態(tài)。多自由度的機(jī)械臂以及機(jī)械臂前端的2D與3D圖像采集單元，能實(shí)現(xiàn)多角度檢測(cè)，并依靠機(jī)器視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)缺陷的分析判定。同時(shí)，智能巡檢機(jī)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(jī)器人在不同股道間的自由轉(zhuǎn)運(yùn)，保證檢修任務(wù)順利完成。

“通過(guò)初步計(jì)算，智能巡檢機(jī)器人能夠替代對(duì)車(chē)下、車(chē)側(cè)零部件檢查幾乎全覆蓋，異物檢測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到98%。”據(jù)介紹，智能巡檢機(jī)器人會(huì)不斷自主訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，今后檢測(cè)準(zhǔn)確率還將進(jìn)一步提升。

走向標(biāo)準(zhǔn)化

“我們的最終目標(biāo)是，制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在更多的地鐵線(xiàn)路上推廣智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用。”張枝森說(shuō)。

目前，在全國(guó)乃至世界城軌行業(yè)，智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用仍在探索，僅有部分城市地鐵開(kāi)啟先行先試。基于復(fù)雜的場(chǎng)景、多樣的需求，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并不容易。以上海地鐵為例，目前共有29個(gè)基地，不同時(shí)期采用的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不同，導(dǎo)致車(chē)庫(kù)及股道的設(shè)置并未統(tǒng)一，傳統(tǒng)線(xiàn)路與全自動(dòng)駕駛線(xiàn)路的巡檢場(chǎng)景與需求也截然不同。

技術(shù)人員試圖在標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)上創(chuàng)新，比如基于實(shí)際的操作，確定機(jī)器人需要的功能，并對(duì)其界面和操作習(xí)慣做統(tǒng)型。“基地的三臺(tái)機(jī)器人來(lái)自三家廠(chǎng)商，這一安排有其原因，如果是一家廠(chǎng)商，容易提出有利于自身設(shè)計(jì)思路的標(biāo)準(zhǔn)，推廣性不強(qiáng)。只有通過(guò)多方合作集思廣益，才能讓標(biāo)準(zhǔn)的適用性更強(qiáng)。”

目前，智能巡檢機(jī)器人正處于試點(diǎn)階段，經(jīng)歷著更多的功能以及技術(shù)迭代升級(jí)。比如，受限于樣本數(shù)量，基于寧可多報(bào)不可漏報(bào)的原則，故障的誤報(bào)率帶來(lái)了不小的工作量。技術(shù)人員正通過(guò)故障模擬，積累更多的分析樣本，讓機(jī)器變得更聰明。“我們還希望機(jī)器人可以更加自動(dòng)化，從一臺(tái)機(jī)器人負(fù)責(zé)兩根股道，發(fā)展至多臺(tái)多根股道，以及當(dāng)全自動(dòng)駕駛列車(chē)入庫(kù)后，無(wú)須人工點(diǎn)擊啟動(dòng)鍵就可自動(dòng)觸發(fā)指令等。”