探析智能機器人在動車組檢修中的應用

張浩川，馬宏偉，殷鴻鑫

（1.中國鐵路哈爾濱局集團有限公司哈爾濱動車段，黑龍江 哈爾濱 150000；2.天津哈威克科技有限公司，天津 301700）

隨著我國高鐵事業的快速發展，完善的高鐵交通網正在逐漸優化，動車組檢修工作非常關鍵，只有明確動車組的常見問題，分出不同故障出現的原因，才能正確應對故障，對故障部件進行維修，提高動車組的安全性。人工智能機器人是現代科技的產物，當前各種類型的智能機器人已經廣泛應用于工廠加工制造、倉庫配送、外科醫療等領域，取得了良好的應用效果。近些年來，智能機器人的應用方法已經獲得長足進步，需要有關部門加強對智能機器人的研究，發揮智能機器人在動車組檢修工作中的價值。

1 動車組檢修的常見故障類型

動車組檢修工作是一項復雜的工程，需要檢修人員深入觀察，掌握動車組存在的問題，包括視覺故障、嗅覺故障、聽覺故障、觸覺故障等。首先在視覺故障中，如果動車組出現滲油漏水、零部件斷裂、螺栓松脫等問題，就要對這些部位進行修理，防止動車組出現運行危險。嗅覺類故障主要包括動車組內部出現動物尸體導致腐臭、電線短路導致焦煳味道等。聽覺類故障包括部件摩擦聲音、風管泄露聲音、異常撞擊聲音等。觸覺類故障包括動車組局部出現異常高溫或者震動。當動車組出現故障，必然會存在肉眼可見的故障類型，另外還有可能出現異常味道，或者發出異常響聲，這些都是檢修工作的評判依據。當前我國動車組已經有了一套完善的維修體系，一級檢修屬于例行檢查，能夠對動車組中易損耗的部位進行檢查，及時調整部件的工作狀態，對動車組故障進行修理。二級檢修是范圍更大的檢修，檢修項目更加全面。

2 智能機器人在動車組檢修中的功能

智能機器人能夠運用6軸機械臂來代替人的手臂，完全模擬人手臂的操作，將機械臂延伸到人工檢測無法觸及的位置，對多個部位進行抓拍、掃描，實現多個角度的檢測，形成三維圖像信息。除此之外，智能機器人還擁有智能行走的小車，可以對動車的故障位置進行跟蹤定位，然后通過智能視覺代替人眼，將動車的三維圖像與歷史車的三維圖像開展精細化對比分析，應用工業計算軟件代替人腦，對檢測信息進行判斷，全面提高檢測的準確性。智能機器人在動車組檢修中擁有自主報警功能、查詢監控信息功能、信息統計分析功能等，有利于節約檢修時間。

2.1 自主報警功能

智能機器人外形小巧，動作靈活，可以由技術人員控制，完成動車組檢修工作，對動車組存在的故障進行報警，可以對動車組進行全面、徹底地檢查。在智能機器人的檢修過程中，機器人可以按照提前設定好的路線在動車組車底進行巡視檢查，通過圖像采集設備對車底部件的情況進行檢查，對比新舊圖像，進而選出故障圖像，并運用報警裝置，對設備故障進行檢測，上傳故障圖像。智能機器人能夠采集優質畫面，不斷提高畫面的識別度和精度，準確定位故障點，判斷故障原因，包括鐵絲斷裂、螺栓松脫等，全面提高維修效率。智能檢測機器人擁有靈活的機械手臂，手臂的前端裝有高精度的相機，工作人員可以對智能檢修機器人進行全面動態監控，保證智能機器人平穩運行。

2.2 查詢監控信息功能

查詢監控信息主要包括動車組發生故障的具體位置、故障類型、檢測時間、故障部位的狀態、處理方式等，保證信息的全面性，為后期的檢修工作奠定堅實基礎。在動車組的檢查和維修過程中，智能機器人需要完成巡檢工作，全面搜集動車組零部件出現的問題，整理收集的圖像，對報警信息進行監控，工作人員可以通過智能機器人核查信息，對動車組的檢修結果進行反復核對，保留檢修數據，提高檢修的科學性。

2.3 信息統計和分析功能

智能機器人在動車組檢修中擁有較強的優勢，由于機器人的智能化程度較高，所以在動車組檢修方面可以節省大量的人力資源和時間成本。智能機器人在動車組檢修過程中能夠對信息進行統計和分析，機器人可以收集警報信息，全面了解動車組的運行狀態，將所有的數據匯總成報表，優化檢修結果的呈現方式，推動后期檢修工作的開展，全面提高檢修效率。在巡檢過程中，智能機器人可以保留大量的檢修數據、圖像，對這些內容進行統計和分析，在最短的時間內得出統計結果，節省檢修時間。

2.4 審核功能

智能機器人在動車組檢修過程中還擁有審核功能，機器人可以對人工警報進行審核。在機器的故障信息、警報信息上傳之后，機器人還可以再次審核動車組的實際情況，對故障圖像反復核查。

3 智能機器人在動車組檢修中的不足及應對方法

3.1 智能機器人在動車組檢修中的不足

（1）智能機器人缺乏聽覺、嗅覺和觸覺。相比較于人工檢查而言，智能機器人對動車組的檢修還存在諸多不足，檢修工作還不能完全依賴機器人，智能機器人的檢修功能有待提高。由于智能機器人缺乏聽覺、嗅覺和觸覺，很多故障都是圖像采集所不能發現的，容易忽略某些嗅覺性故障、觸覺性故障。首先在聽覺方面，智能機器人不能對風管泄露情況進行檢查，因為絕大部分的風管路都在裙板內部，難以通過拍照檢查其工作狀態，如果風管路出現故障，機器人可能會誤判。除此之外，動車組下方有很多風機、電機、電力干線等，如果動車組的內部設備出現了過熱、燒損等情況，發生明顯的糊味，智能機器人也不能及時發現，而人工檢查則可以根據嗅覺及時發現問題。動車組還有可能出現機器設備滲油等情況，有些滲油部位難以憑借視覺觀察出來，只能依靠人手感受，還有一些異常震動，也需要人工進行檢查，這些都是智能機器人所不能達到的檢修效果。

（2）智能機器人無法清理細小垃圾。在動車組的運行過程中，很多線路環境比較復雜，經常出現細小垃圾，例如紙巾、紗布、塑料袋等，這些垃圾容易纏繞在電機或者是聯軸器等部位，直接造成動車組故障，嚴重影響動車組的電機散熱，阻礙車軸轉動，這些問題可以通過人工檢查的方式進行清理，智能機器人只能發現問題，不能做到及時清理，在檢修中還存在很多不足。人工檢修能夠充分發揮人體的感官功能，針對一些細小問題，檢修人員可以直接動手解決，這些是智能機器人所不能達到的。

（3）智能機器人容易出現誤判。動車組檢修是一項非常復雜的工作，檢修范圍較大，檢修項目較多，由于動車組內部的線路環境比較復雜，動車組車底容易出現雜物，增壓缸、主空氣壓縮機的油窗等部位很容易被灰塵覆蓋，人工檢查通常需要進行手動清理，在清除污物之后判斷機器的運行狀態是否符合要求，機器磨損是否處于正常范圍內。但是在智能機器人的檢修過程中，機器人不具備清理污物的功能，容易產生誤判，所得出的檢修結果通常需要人工復檢，這會影響檢修進度，不利于檢修效率的提高。

3.2 應對措施

（1）縮小智能機器人的檢查范圍。在以往人工檢修的過程中，檢修技術人員通常需要依靠視覺、嗅覺、觸覺等對機器設備進行檢查，及時發現動車組各個零部件所出現的擦傷、缺損、松動等問題，判斷風管路是否存在泄露，感知檢修部位是否存在滲油等問題，這些都與智能機器人的檢修存在較大區別。為了解決智能機器人在嗅覺、聽覺、觸覺等方面存在的不足，更好地發揮智能機器人的檢修效果，工作人員可以適當減少智能機器人的檢修范圍，讓智能機器人對動車組完成專項檢修，全面保證智能機器人的檢查質量和檢查效率。在以往的動車組巡檢工作中，不同部位的檢查重點不同，包括油位檢查、風管泄露檢查、螺栓檢查等，如果智能機器人可以在這些專項檢查中得到應用，就可以大大提高檢查成效，降低檢查難度。

（2）將機器人檢查與人工檢查相結合。雖然智能機器人現在已經普遍應用于動車組的檢查中，并且在各類檢查項目上發揮了突出作用，但是智能機器人的功能還存在很多不足，動車組檢修不能對智能機器人過度依賴，可以采用機器人檢查與人工檢查相結合的方法，充分發揮智能機器人檢查的效率優勢、準確度優勢，同時發揮人工檢查的靈活性，全面提高動車組檢修工作的成果。作為檢修工作人員，必須要系統化地學習檢修工作流程，扎實自身的專業知識，充分發揮自身的感官功能，嚴格按照動車組的檢修流程、檢修標準作業，幫助維修人員及時處理，全面提高工作效率。

4 智能機器人的完善建議

4.1 增加智能機器人的功能

動車組檢修工作的工作性質比較特殊，各部位的檢修要求較高，需要嚴格把握檢修標準，采用專業化的檢修技術，全面提高動車組的檢修質量，增強動車組的安全性。當前用于動車組檢修的機器人在結構上主要模仿人體結構，機器人擁有行走小車、機械臂、視覺智能化設備、數據計算軟件，能夠模仿人行走，代替人體的視覺功能，對各類檢測數據進行分析。在智能機器人開展檢測的過程中，機器人可以通過智能化的手段精準定位故障區域，提高檢測的準確性，廣泛搜集動車組的圖像，對信息進行三維對比，明確故障出現的原因。針對一些觸覺類故障、隱蔽性故障，智能機器人無法快速捕捉，在應用上存在缺陷，容易對故障問題誤判。針對這種情況，有關單位需要進一步增加智能機器人的功能，讓智能機器人通過多種方式識別動車組的故障，可以增加味道察覺、煙霧察覺、異物清除功能，讓智能機器人代替人工檢修，提高工作質量。

4.2 優化智能機器人的設計

智能檢修機器人主要應用于動車組檢查當中，所以智能機器人的設計也要與動車組檢查工作相融合，充分體現動車組檢查工作的要求，優化智能機器人的結構，使其在不同的檢修范圍上發揮高科技的優勢，全面提高檢修效率。在設計過程中，智能機器人的設計人員需要深入到動車組檢查一線，與檢修管理人員、技術人員等進行深入交流，不但要了解檢修范圍、檢修項目，還要掌握動車組檢修中的各項指標，將這些內容應用于智能機器人的設計當中，提高智能機器人的功能優勢。

5 智能機器人在動車組檢修中的應用前景

在以往傳統的人工檢修工作中，工作人員憑借著“一聽、二看、三經驗”的方法，對動車組進行定期巡檢，需要耗費大量的檢修時間，容易出現檢修不細致、數據保留不全面等問題。在智能機器人的幫助下，動車組的檢修工作可以大大提升效率，智能機器人可以開展“把脈式”體檢，相當于整個動車組的醫生，它可以應用核心智能裝備，通過機器視覺、圖像識別等功能，可以對CRH系列、中國標準動車組進行全自動檢測，檢測內容更加全面，檢測結果更加科學。當前智能巡檢機器人在數據收集和反饋方面已經達到毫米級別，可謂是“火眼金睛”，很多肉眼觀察不出或者是精確度不夠的故障，智能機器人都能立刻捕捉，做到滴水不漏，檢查精度較高。智能檢測機器人還在不斷升級和更新，機器人的拍照技術、數據分析速度也在不斷發展，現在智能機器人在檢修工作中已經能夠實現拍照分析同步進行，檢修中的阻礙也在不斷減少，檢修效率不斷提高。智能巡檢機器人、檢測機器人、消毒機器人、分揀機器人已經在我國高鐵事業中發揮了重要作用，它們化身為新型“打工人”，用精致、靈活的外表，構成了高鐵事業中新的風景線。在未來的動車組檢修中，智能機器人必然能夠發揮越來越重要的作用，逐漸成為動車組檢修的必需品，全面提高動車組檢修的效率，為我國高鐵事業的發展奠定堅實基礎。

6 結語

在我國高鐵事業快速發展的背景下，動車組檢修工作越來越重要，通過應用智能化的檢修機器人，動車組檢修時間能夠大幅度縮短，人工勞動的強度也能夠得到有效減輕。智能機器人可以在動車組檢修中采集圖像數據，快速捕捉動車組存在的故障，對數據進行分析，提高檢修的精準度和檢修效率，保障動車安全運行。當前智能機器人在動車組檢修中還存在很多不足，由于機器人本身沒有嗅覺和觸覺，所以很多故障都不能檢測出來。針對這些問題，有關部門可以縮小智能機器人的檢修范圍，讓智能機器人完成專項的檢修工作，并且將機器人檢修與人工檢修有機融合，進一步提高檢修成果，保障動車組的運行安全。