探析智能机器人在动车组检修中的应用

张浩川，马宏伟，殷鸿鑫

（1.中国铁路哈尔滨局集团有限公司哈尔滨动车段，黑龙江 哈尔滨 150000；2.天津哈威克科技有限公司，天津 301700）

随着我国高铁事业的快速发展，完善的高铁交通网正在逐渐优化，动车组检修工作非常关键，只有明确动车组的常见问题，分出不同故障出现的原因，才能正确应对故障，对故障部件进行维修，提高动车组的安全性。人工智能机器人是现代科技的产物，当前各种类型的智能机器人已经广泛应用于工厂加工制造、仓库配送、外科医疗等领域，取得了良好的应用效果。近些年来，智能机器人的应用方法已经获得长足进步，需要有关部门加强对智能机器人的研究，发挥智能机器人在动车组检修工作中的价值。

1 动车组检修的常见故障类型

动车组检修工作是一项复杂的工程，需要检修人员深入观察，掌握动车组存在的问题，包括视觉故障、嗅觉故障、听觉故障、触觉故障等。首先在视觉故障中，如果动车组出现渗油漏水、零部件断裂、螺栓松脱等问题，就要对这些部位进行修理，防止动车组出现运行危险。嗅觉类故障主要包括动车组内部出现动物尸体导致腐臭、电线短路导致焦煳味道等。听觉类故障包括部件摩擦声音、风管泄露声音、异常撞击声音等。触觉类故障包括动车组局部出现异常高温或者震动。当动车组出现故障，必然会存在肉眼可见的故障类型，另外还有可能出现异常味道，或者发出异常响声，这些都是检修工作的评判依据。当前我国动车组已经有了一套完善的维修体系，一级检修属于例行检查，能够对动车组中易损耗的部位进行检查，及时调整部件的工作状态，对动车组故障进行修理。二级检修是范围更大的检修，检修项目更加全面。

2 智能机器人在动车组检修中的功能

智能机器人能够运用6轴机械臂来代替人的手臂，完全模拟人手臂的操作，将机械臂延伸到人工检测无法触及的位置，对多个部位进行抓拍、扫描，实现多个角度的检测，形成三维图像信息。除此之外，智能机器人还拥有智能行走的小车，可以对动车的故障位置进行跟踪定位，然后通过智能视觉代替人眼，将动车的三维图像与历史车的三维图像开展精细化对比分析，应用工业计算软件代替人脑，对检测信息进行判断，全面提高检测的准确性。智能机器人在动车组检修中拥有自主报警功能、查询监控信息功能、信息统计分析功能等，有利于节约检修时间。

2.1 自主报警功能

智能机器人外形小巧，动作灵活，可以由技术人员控制，完成动车组检修工作，对动车组存在的故障进行报警，可以对动车组进行全面、彻底地检查。在智能机器人的检修过程中，机器人可以按照提前设定好的路线在动车组车底进行巡视检查，通过图像采集设备对车底部件的情况进行检查，对比新旧图像，进而选出故障图像，并运用报警装置，对设备故障进行检测，上传故障图像。智能机器人能够采集优质画面，不断提高画面的识别度和精度，准确定位故障点，判断故障原因，包括铁丝断裂、螺栓松脱等，全面提高维修效率。智能检测机器人拥有灵活的机械手臂，手臂的前端装有高精度的相机，工作人员可以对智能检修机器人进行全面动态监控，保证智能机器人平稳运行。

2.2 查询监控信息功能

查询监控信息主要包括动车组发生故障的具体位置、故障类型、检测时间、故障部位的状态、处理方式等，保证信息的全面性，为后期的检修工作奠定坚实基础。在动车组的检查和维修过程中，智能机器人需要完成巡检工作，全面搜集动车组零部件出现的问题，整理收集的图像，对报警信息进行监控，工作人员可以通过智能机器人核查信息，对动车组的检修结果进行反复核对，保留检修数据，提高检修的科学性。

2.3 信息统计和分析功能

智能机器人在动车组检修中拥有较强的优势，由于机器人的智能化程度较高，所以在动车组检修方面可以节省大量的人力资源和时间成本。智能机器人在动车组检修过程中能够对信息进行统计和分析，机器人可以收集警报信息，全面了解动车组的运行状态，将所有的数据汇总成报表，优化检修结果的呈现方式，推动后期检修工作的开展，全面提高检修效率。在巡检过程中，智能机器人可以保留大量的检修数据、图像，对这些内容进行统计和分析，在最短的时间内得出统计结果，节省检修时间。

2.4 审核功能

智能机器人在动车组检修过程中还拥有审核功能，机器人可以对人工警报进行审核。在机器的故障信息、警报信息上传之后，机器人还可以再次审核动车组的实际情况，对故障图像反复核查。

3 智能机器人在动车组检修中的不足及应对方法

3.1 智能机器人在动车组检修中的不足

（1）智能机器人缺乏听觉、嗅觉和触觉。相比较于人工检查而言，智能机器人对动车组的检修还存在诸多不足，检修工作还不能完全依赖机器人，智能机器人的检修功能有待提高。由于智能机器人缺乏听觉、嗅觉和触觉，很多故障都是图像采集所不能发现的，容易忽略某些嗅觉性故障、触觉性故障。首先在听觉方面，智能机器人不能对风管泄露情况进行检查，因为绝大部分的风管路都在裙板内部，难以通过拍照检查其工作状态，如果风管路出现故障，机器人可能会误判。除此之外，动车组下方有很多风机、电机、电力干线等，如果动车组的内部设备出现了过热、烧损等情况，发生明显的糊味，智能机器人也不能及时发现，而人工检查则可以根据嗅觉及时发现问题。动车组还有可能出现机器设备渗油等情况，有些渗油部位难以凭借视觉观察出来，只能依靠人手感受，还有一些异常震动，也需要人工进行检查，这些都是智能机器人所不能达到的检修效果。

（2）智能机器人无法清理细小垃圾。在动车组的运行过程中，很多线路环境比较复杂，经常出现细小垃圾，例如纸巾、纱布、塑料袋等，这些垃圾容易缠绕在电机或者是联轴器等部位，直接造成动车组故障，严重影响动车组的电机散热，阻碍车轴转动，这些问题可以通过人工检查的方式进行清理，智能机器人只能发现问题，不能做到及时清理，在检修中还存在很多不足。人工检修能够充分发挥人体的感官功能，针对一些细小问题，检修人员可以直接动手解决，这些是智能机器人所不能达到的。

（3）智能机器人容易出现误判。动车组检修是一项非常复杂的工作，检修范围较大，检修项目较多，由于动车组内部的线路环境比较复杂，动车组车底容易出现杂物，增压缸、主空气压缩机的油窗等部位很容易被灰尘覆盖，人工检查通常需要进行手动清理，在清除污物之后判断机器的运行状态是否符合要求，机器磨损是否处于正常范围内。但是在智能机器人的检修过程中，机器人不具备清理污物的功能，容易产生误判，所得出的检修结果通常需要人工复检，这会影响检修进度，不利于检修效率的提高。

3.2 应对措施

（1）缩小智能机器人的检查范围。在以往人工检修的过程中，检修技术人员通常需要依靠视觉、嗅觉、触觉等对机器设备进行检查，及时发现动车组各个零部件所出现的擦伤、缺损、松动等问题，判断风管路是否存在泄露，感知检修部位是否存在渗油等问题，这些都与智能机器人的检修存在较大区别。为了解决智能机器人在嗅觉、听觉、触觉等方面存在的不足，更好地发挥智能机器人的检修效果，工作人员可以适当减少智能机器人的检修范围，让智能机器人对动车组完成专项检修，全面保证智能机器人的检查质量和检查效率。在以往的动车组巡检工作中，不同部位的检查重点不同，包括油位检查、风管泄露检查、螺栓检查等，如果智能机器人可以在这些专项检查中得到应用，就可以大大提高检查成效，降低检查难度。

（2）将机器人检查与人工检查相结合。虽然智能机器人现在已经普遍应用于动车组的检查中，并且在各类检查项目上发挥了突出作用，但是智能机器人的功能还存在很多不足，动车组检修不能对智能机器人过度依赖，可以采用机器人检查与人工检查相结合的方法，充分发挥智能机器人检查的效率优势、准确度优势，同时发挥人工检查的灵活性，全面提高动车组检修工作的成果。作为检修工作人员，必须要系统化地学习检修工作流程，扎实自身的专业知识，充分发挥自身的感官功能，严格按照动车组的检修流程、检修标准作业，帮助维修人员及时处理，全面提高工作效率。

4 智能机器人的完善建议

4.1 增加智能机器人的功能

动车组检修工作的工作性质比较特殊，各部位的检修要求较高，需要严格把握检修标准，采用专业化的检修技术，全面提高动车组的检修质量，增强动车组的安全性。当前用于动车组检修的机器人在结构上主要模仿人体结构，机器人拥有行走小车、机械臂、视觉智能化设备、数据计算软件，能够模仿人行走，代替人体的视觉功能，对各类检测数据进行分析。在智能机器人开展检测的过程中，机器人可以通过智能化的手段精准定位故障区域，提高检测的准确性，广泛搜集动车组的图像，对信息进行三维对比，明确故障出现的原因。针对一些触觉类故障、隐蔽性故障，智能机器人无法快速捕捉，在应用上存在缺陷，容易对故障问题误判。针对这种情况，有关单位需要进一步增加智能机器人的功能，让智能机器人通过多种方式识别动车组的故障，可以增加味道察觉、烟雾察觉、异物清除功能，让智能机器人代替人工检修，提高工作质量。

4.2 优化智能机器人的设计

智能检修机器人主要应用于动车组检查当中，所以智能机器人的设计也要与动车组检查工作相融合，充分体现动车组检查工作的要求，优化智能机器人的结构，使其在不同的检修范围上发挥高科技的优势，全面提高检修效率。在设计过程中，智能机器人的设计人员需要深入到动车组检查一线，与检修管理人员、技术人员等进行深入交流，不但要了解检修范围、检修项目，还要掌握动车组检修中的各项指标，将这些内容应用于智能机器人的设计当中，提高智能机器人的功能优势。

5 智能机器人在动车组检修中的应用前景

在以往传统的人工检修工作中，工作人员凭借着“一听、二看、三经验”的方法，对动车组进行定期巡检，需要耗费大量的检修时间，容易出现检修不细致、数据保留不全面等问题。在智能机器人的帮助下，动车组的检修工作可以大大提升效率，智能机器人可以开展“把脉式”体检，相当于整个动车组的医生，它可以应用核心智能装备，通过机器视觉、图像识别等功能，可以对CRH系列、中国标准动车组进行全自动检测，检测内容更加全面，检测结果更加科学。当前智能巡检机器人在数据收集和反馈方面已经达到毫米级别，可谓是“火眼金睛”，很多肉眼观察不出或者是精确度不够的故障，智能机器人都能立刻捕捉，做到滴水不漏，检查精度较高。智能检测机器人还在不断升级和更新，机器人的拍照技术、数据分析速度也在不断发展，现在智能机器人在检修工作中已经能够实现拍照分析同步进行，检修中的阻碍也在不断减少，检修效率不断提高。智能巡检机器人、检测机器人、消毒机器人、分拣机器人已经在我国高铁事业中发挥了重要作用，它们化身为新型“打工人”，用精致、灵活的外表，构成了高铁事业中新的风景线。在未来的动车组检修中，智能机器人必然能够发挥越来越重要的作用，逐渐成为动车组检修的必需品，全面提高动车组检修的效率，为我国高铁事业的发展奠定坚实基础。

6 结语

在我国高铁事业快速发展的背景下，动车组检修工作越来越重要，通过应用智能化的检修机器人，动车组检修时间能够大幅度缩短，人工劳动的强度也能够得到有效减轻。智能机器人可以在动车组检修中采集图像数据，快速捕捉动车组存在的故障，对数据进行分析，提高检修的精准度和检修效率，保障动车安全运行。当前智能机器人在动车组检修中还存在很多不足，由于机器人本身没有嗅觉和触觉，所以很多故障都不能检测出来。针对这些问题，有关部门可以缩小智能机器人的检修范围，让智能机器人完成专项的检修工作，并且将机器人检修与人工检修有机融合，进一步提高检修成果，保障动车组的运行安全。