繼4號(hào)線蒲匯塘基地的“瓦力”機(jī)器人后，上海地鐵車輛巡檢機(jī)器人家族再添新成員——“守衛(wèi)者”。作為新成員的它不僅沿襲了“瓦力”的沉穩(wěn)，四輪八驅(qū)的配備更是大大提高了機(jī)動(dòng)性。當(dāng)“守衛(wèi)者”先進(jìn)工業(yè)風(fēng)的機(jī)身穿梭于極富歷史痕跡的梅隴基地車場中，科技與歲月的對(duì)照刻畫出濃濃的賽博朋克感。
1號(hào)線配屬的列車數(shù)量多、服役年限長、設(shè)備可靠性較低，日常的人工巡檢工作量大。梅隴作為上海地鐵歷史最悠久的基地，車庫環(huán)境和硬件設(shè)施較為落后，時(shí)值酷暑，在時(shí)間久、強(qiáng)度高、車庫環(huán)境相對(duì)悶熱的特點(diǎn)下保持高質(zhì)量、高效率的巡檢作業(yè)是對(duì)車輛人員的巨大挑戰(zhàn)，而智能巡檢機(jī)器人正是這種挑戰(zhàn)背景下的破局者。
“守衛(wèi)者”武藝大揭秘
(1)SLAM導(dǎo)航定位技術(shù)
“守衛(wèi)者”采用基于3D激光、深度相機(jī)和IMU的多傳感器融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在短時(shí)間內(nèi)即可完成列車轉(zhuǎn)向架的3D稠密點(diǎn)云地圖構(gòu)建，并且同一型號(hào)的列車可共用一張地圖，大大縮短了實(shí)施時(shí)間并降低了對(duì)地溝環(huán)境的要求，應(yīng)用更加便捷和靈活。基于所構(gòu)建的3D地圖，通過融合3D激光和深度相機(jī)信息，實(shí)現(xiàn)高精度定位，自主導(dǎo)航重復(fù)定位精度可達(dá)±1cm。
(2)AI缺陷識(shí)別技術(shù)
“守衛(wèi)者”搭載了線掃激光、高清相機(jī)、紅外熱成像儀等多種傳感器，可實(shí)現(xiàn)2D、3D同源異構(gòu)數(shù)據(jù)的采集，基于多模態(tài)深度學(xué)習(xí)技術(shù)完成多種缺陷的精準(zhǔn)識(shí)別。在異常樣本缺少的情況下，采用基于遷移、正樣本或小樣本的深度學(xué)習(xí)技術(shù)，能夠?qū)α熊嚥考漠愇铩⒘押邸⒙菟ㄋ蓜?dòng)、缺失等多種故障進(jìn)行AI識(shí)別。
(3)自主爬坡巡檢
“守衛(wèi)者”進(jìn)行檢測任務(wù)前，會(huì)先感知列車的狀態(tài)再進(jìn)一步執(zhí)行巡檢任務(wù)。巡檢前，“守衛(wèi)者”能夠?qū)α熊囓囂?hào)、車頭方向進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，再進(jìn)行導(dǎo)航路徑規(guī)劃，可實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)下的正反向25°爬坡、列車側(cè)邊不停車巡檢、任務(wù)智能調(diào)度等功能，達(dá)到隨停、隨換、隨檢能力，實(shí)現(xiàn)開始任務(wù)、列車狀態(tài)感知、導(dǎo)航定位、路徑規(guī)劃、AI識(shí)別、自主充電的全流程自主巡檢。
(4)人機(jī)交互系統(tǒng)
“守衛(wèi)者”的一舉一動(dòng)，可在人機(jī)交互系統(tǒng)下發(fā)執(zhí)行和查看反饋。交互界面可下發(fā)機(jī)器人的全流程、特定流程巡檢，實(shí)現(xiàn)任務(wù)的靈活切換；可動(dòng)態(tài)顯示“守衛(wèi)者”所巡檢的車輛，展示列車巡檢的進(jìn)度、結(jié)果及缺陷分布；通過高清相機(jī)可以從“守衛(wèi)者”的視覺查看巡檢內(nèi)容；對(duì)于巡視過程中發(fā)現(xiàn)的異常信息，通過聲、光等方式提醒工作人員及時(shí)了解并處理缺陷，保障列車運(yùn)行安全。
“守衛(wèi)者”崗前培訓(xùn)探營直擊
崗前培訓(xùn)是新人在公司組織中的職業(yè)生涯起點(diǎn)，是掌握本職工作所需方法和程序的必經(jīng)歷程，“守衛(wèi)者”也不例外。
“守衛(wèi)者”的崗前培訓(xùn)主要包括外圍部署、整車建圖、導(dǎo)航測試和日檢規(guī)程學(xué)習(xí)：
1).外圍部署：主要包括充電房、無線AP、后臺(tái)服務(wù)器、控制柜等。
2).整車建圖：對(duì)列車轉(zhuǎn)向架進(jìn)行3D點(diǎn)云地圖構(gòu)建，主要步驟為：將“守衛(wèi)者”控制到列車車頭位置->開啟建圖程序（“守衛(wèi)者”沿著地溝中線自主行走）->到達(dá)列車另一端末端后，下發(fā)結(jié)束建圖。下圖所示為01A05車型的整車轉(zhuǎn)向架3D稠密點(diǎn)云地圖。
3).導(dǎo)航測試：在構(gòu)建好地圖之后，需要驗(yàn)證地圖的可靠性。因此，在地圖中設(shè)置若干巡檢點(diǎn)，從一側(cè)到另一側(cè)進(jìn)行自主導(dǎo)航測試，觀察定位置信度及導(dǎo)航準(zhǔn)確性。完成驗(yàn)證后，即可在該地圖上實(shí)施巡檢信息。
4).日檢規(guī)程學(xué)習(xí)：“守衛(wèi)者”能夠慧眼識(shí)缺的前提是掌握哪些位置檢測哪些缺陷，學(xué)習(xí)步驟如下：
1、巡檢信息示教：根據(jù)項(xiàng)點(diǎn)梳理表，在所構(gòu)建的地圖上依次示教每個(gè)巡檢點(diǎn)和待檢測信息（包括“守衛(wèi)者”的位姿、機(jī)械臂末端位姿、線掃的兩端點(diǎn)、檢測類型等），直到全部完成；
2、前后端聯(lián)調(diào)：下發(fā)返航充電任務(wù)，“守衛(wèi)者”返回充電房。將示教信息導(dǎo)入后臺(tái)系統(tǒng)，配置、下發(fā)全流程巡檢任務(wù)，驗(yàn)證“守衛(wèi)者”的自主巡檢流程，對(duì)存在偏差的點(diǎn)位進(jìn)行修正；
3、模型訓(xùn)練及部署：對(duì)采集的樣本進(jìn)行分類、樣本增強(qiáng)、模型訓(xùn)練和驗(yàn)證和調(diào)優(yōu)，再將模型部署到后臺(tái)服務(wù)器；
4、全流程巡檢及優(yōu)化：完成上述學(xué)習(xí)后，“守衛(wèi)者”即可實(shí)現(xiàn)全流程自主巡檢并輸出缺陷分析結(jié)果。一次的成功不能代表“守衛(wèi)者”就能持續(xù)優(yōu)秀地完成本職工作，在之后的一兩周內(nèi)還將根據(jù)所見所得繼續(xù)學(xué)習(xí)，達(dá)到穩(wěn)定之后方能上崗。
結(jié)語
智能化是當(dāng)前軌道運(yùn)維發(fā)展的關(guān)鍵詞，期待“守衛(wèi)者”早日完成培訓(xùn)，盡早上崗，為列車安全運(yùn)營保駕護(hù)航。
