現(xiàn)在,智能機(jī)器人在軌道交通行業(yè)已有哪些應(yīng)用?
未來(lái),如何看待軌道交通智能機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)?
隨著高精度傳感器、專家系統(tǒng)、機(jī)器人視覺等機(jī)器人重要部件可靠性的提升,機(jī)器人代替簡(jiǎn)單勞動(dòng)力必將是大勢(shì)所趨。
軌道交通行業(yè)雖然比較傳統(tǒng),但在智能化機(jī)器人的應(yīng)用方面也邁出了不小步伐,我們收集了過(guò)去一年中發(fā)生的部分案例:
方案1
名稱:智能挖掘機(jī)器人(布洛克多功能暗挖機(jī)器人)
時(shí)間:2017年2月
應(yīng)用狀態(tài):已應(yīng)用于西安地鐵四號(hào)線火車站暗挖隧道工程
2017年2月5日上午,伴隨著“智能挖掘機(jī)器人”的轟鳴聲,西安地鐵四號(hào)線火車站暗挖隧道左線被順利打通。至此,火車站暗挖隧道實(shí)現(xiàn)雙向貫通,成為國(guó)內(nèi)首例極端地質(zhì)條件的下穿鐵路道岔工程。
西安地鐵四號(hào)線火車站暗挖隧道工程屬世界性難題。為此,施工方探索運(yùn)用暗挖機(jī)器人、智能設(shè)備檢測(cè)、分段深孔注漿等技術(shù),為工程安全提供全方位保障。經(jīng)過(guò)四年時(shí)間努力,終于將260.7米的隧道成功打通,做到對(duì)列車運(yùn)行“零影響”。
中鐵一局西安地鐵四號(hào)線11標(biāo)項(xiàng)目部遙控操作工朱琪科:“(挖掘機(jī)器人)遠(yuǎn)程操控,它的安全距離是100米。它更加精準(zhǔn)、更加安全,動(dòng)作靈活、動(dòng)作多?!?/p>
根據(jù)介紹,機(jī)器人只需要一名技術(shù)人員拿著一個(gè)“游戲手柄”來(lái)操作即可,至少節(jié)省人力在三分之一以上,工效提升一倍,最重要的是施工安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低。
中鐵一局西安地鐵四號(hào)線11標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理梁西軍:“像這樣的測(cè)量機(jī)器人,總共布置了28臺(tái),然后這個(gè)監(jiān)視測(cè)點(diǎn),總共在站場(chǎng)影響范圍內(nèi)布了3298個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。同時(shí),通過(guò)全段面的深孔注漿加固,起到止水和穩(wěn)固土壤的作用。”
2017年2月5日上午,伴隨著“智能挖掘機(jī)器人”的轟鳴聲,西安地鐵四號(hào)線火車站暗挖隧道左線被順利打通。至此,火車站暗挖隧道實(shí)現(xiàn)雙向貫通,成為國(guó)內(nèi)首例極端地質(zhì)條件的下穿鐵路道岔工程。
西安地鐵四號(hào)線火車站暗挖隧道工程屬世界性難題。為此,施工方探索運(yùn)用暗挖機(jī)器人、智能設(shè)備檢測(cè)、分段深孔注漿等技術(shù),為工程安全提供全方位保障。經(jīng)過(guò)四年時(shí)間努力,終于將260.7米的隧道成功打通,做到對(duì)列車運(yùn)行“零影響”。
中鐵一局西安地鐵四號(hào)線11標(biāo)項(xiàng)目部遙控操作工朱琪科:“(挖掘機(jī)器人)遠(yuǎn)程操控,它的安全距離是100米。它更加精準(zhǔn)、更加安全,動(dòng)作靈活、動(dòng)作多。”
根據(jù)介紹,機(jī)器人只需要一名技術(shù)人員拿著一個(gè)“游戲手柄”來(lái)操作即可,至少節(jié)省人力在三分之一以上,工效提升一倍,最重要的是施工安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低。
中鐵一局西安地鐵四號(hào)線11標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理梁西軍:“像這樣的測(cè)量機(jī)器人,總共布置了28臺(tái),然后這個(gè)監(jiān)視測(cè)點(diǎn),總共在站場(chǎng)影響范圍內(nèi)布了3298個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。同時(shí),通過(guò)全段面的深孔注漿加固,起到止水和穩(wěn)固土壤的作用?!?/p>
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方案2
名稱:地鐵智能機(jī)器人“小軌”、“小D”
時(shí)間:2017年8月
應(yīng)用狀態(tài):二次優(yōu)化研發(fā)完成
2017年8月7日,一位名叫“小D”的智能機(jī)器人在地鐵2號(hào)線寧波火車站為乘客查詢票價(jià)、打印線路圖、拎東西。這款由寧波企業(yè)與寧波軌道交通聯(lián)合自主研發(fā)的機(jī)器人,成為寧波地鐵助推智能制造的縮影。
“小D正在努力成為一名獨(dú)立的、合格的車站服務(wù)工作者?!睂幉ǖ罔F企劃部工作人員莫璐潔表示。據(jù)介紹,地鐵寧波火車站工作日每天有三萬(wàn)多人次進(jìn)出站,節(jié)假日9萬(wàn)多人次進(jìn)出站,該站客服中心和咨詢臺(tái)的三名工作人員每天要為三分之一的乘客提供咨詢。小D的加入,不但能幫助站務(wù)人員分擔(dān)一些重復(fù)性的咨詢工作,還創(chuàng)新了回復(fù)乘客咨詢的方式。
小D入選寧波市政府“3315”計(jì)劃創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的專門針對(duì)地鐵服務(wù)的行業(yè)機(jī)器人,擁有多個(gè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
事實(shí)上,在小D之前,已經(jīng)有一款機(jī)器人(“小軌”)在軌道交通1號(hào)線櫻花公園站提供過(guò)服務(wù),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試用,地鐵機(jī)器人“回爐”優(yōu)化,在服務(wù)能力上越來(lái)越智能化。此次小D擁有更獨(dú)特的功能,比如能夠打印出行便條,并且能夠幫助乘客拎一定重量的行李,還能收集乘客的各類意見建議。
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方案3
名稱:地鐵智能機(jī)器人YoYo
時(shí)間:2017年12月
應(yīng)用狀態(tài):投入試點(diǎn)
2017年12月5日,地鐵智能機(jī)器人 YoYo 在廣州地鐵八號(hào)線萬(wàn)勝圍站、琶洲站和廣州塔站投入試點(diǎn),引得大量乘客駐足圍觀。
該智能機(jī)器人運(yùn)用了科大訊飛國(guó)際領(lǐng)先的智能語(yǔ)音技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)語(yǔ)音交互讓機(jī)器人提供簡(jiǎn)單的問(wèn)詢服務(wù),包括換乘路徑、地鐵票價(jià)和票務(wù)政策、線網(wǎng)首末班車查詢、出入口資訊查詢等,乘客可通過(guò)機(jī)器人界面的喚醒按鈕實(shí)現(xiàn)自助查詢服務(wù)。
“YOYO 機(jī)器人作為車站人工咨詢服務(wù)的有效補(bǔ)充,能在一定程度上減少乘客人工問(wèn)詢的等候時(shí)間,提高搭乘效率?!眲⑹嬲f(shuō)。據(jù)統(tǒng)計(jì),廣州地鐵每天有超過(guò) 1000 名員工在一線服務(wù)乘客,承擔(dān)著服務(wù) 800 萬(wàn)客流的重?fù)?dān),每天接受問(wèn)詢上萬(wàn)次。
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方案4
名稱:“開路者”智能巡檢機(jī)器人
時(shí)間:2017年10月
應(yīng)用狀態(tài):處于研發(fā)階段,計(jì)劃明年批量生產(chǎn)投放
在2017年10月的一次展會(huì)上,“開路者”智能巡檢機(jī)器人首次對(duì)外亮相,吸引眾人圍觀。
“智能巡檢開始?!鄙衔?0點(diǎn),長(zhǎng)沙市軌道交通集團(tuán)有限公司展位里,來(lái)自運(yùn)營(yíng)公司通號(hào)部的張小虎對(duì)著手機(jī)APP發(fā)出口令后,一臺(tái)身高不到成年人膝蓋的機(jī)器人從墻邊出發(fā),墻上屏幕開始同步顯現(xiàn)從它視角看到的現(xiàn)場(chǎng)畫面。先敬個(gè)禮、再跳上一段舞后,這臺(tái)名為“開路者”的機(jī)器人開始了現(xiàn)場(chǎng)“巡檢”,萌萌的造型吸引了不少人。張小虎介紹,“開路者”目前具備有遠(yuǎn)程控制、視頻回傳、巡跡、溫濕度探測(cè)等六大功能,未來(lái)將主要用于機(jī)房無(wú)人化巡檢——以往每個(gè)車站的每次周檢都需要兩個(gè)人,以后都可以交給“開路者”了。目前處于研發(fā)階段,計(jì)劃明年批量生產(chǎn)并投放進(jìn)各個(gè)地鐵站的機(jī)房。
總結(jié)一下:方案5
名稱:軌道車輛智能檢修系統(tǒng)
時(shí)間:2017年12月
應(yīng)用狀態(tài):研發(fā)成功,剛啟動(dòng)對(duì)外推廣
檢修設(shè)備展示現(xiàn)場(chǎng)
2017年12月6,由中車青島四方車輛研究所有限公司(中車四方所)研制的軌道車輛智能檢修系統(tǒng)對(duì)外亮相,極大提高列車的故障識(shí)別與檢測(cè)效率。
該系統(tǒng)包括控制中心和圖像采集機(jī)器人兩大部分,控制中心收集整理采集的圖像、調(diào)度整個(gè)檢查工作過(guò)程;圖像采集機(jī)器人采集列車各部位的檢測(cè)信息,它主要由智能運(yùn)載平臺(tái)、多自由度柔性機(jī)器手臂、相機(jī)、傳感器,監(jiān)控?cái)z像頭等部分組成。
該系統(tǒng)是世界上第一臺(tái)利用高度柔性機(jī)器人與機(jī)器視覺融合技術(shù),完全按照高速列車檢修標(biāo)準(zhǔn)或城市軌道列車檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)車輛各部位視覺檢查作業(yè)的設(shè)備。
當(dāng)列車入庫(kù)進(jìn)行檢修時(shí),啟動(dòng)圖像采集機(jī)器人進(jìn)行自檢,機(jī)器人勻速前行到達(dá)車頭位置時(shí),機(jī)器人自動(dòng)對(duì)車輛底部進(jìn)行圖像檢測(cè),采集車底圖片;當(dāng)機(jī)器人到達(dá)車尾定點(diǎn)位置后,機(jī)器人伸出機(jī)器手臂并逆向行駛,機(jī)器人發(fā)出的激光定位到轉(zhuǎn)向架位置后,機(jī)械臂按照預(yù)定設(shè)計(jì)進(jìn)入轉(zhuǎn)向架和車輛底部的狹窄空間,開始采集列車關(guān)鍵部位圖片,同時(shí)在機(jī)械手臂隨著機(jī)器人前行采集圖片時(shí),機(jī)器人自動(dòng)開啟面陣相機(jī),進(jìn)行更為詳實(shí)的底部高清拍攝。該智能檢修系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)人工作業(yè),可增加40%以上的檢修范圍,降低漏檢率,提高檢修效率。列車采集信息會(huì)實(shí)時(shí)顯示在控制中心顯示器上,采集完成后,機(jī)器人自動(dòng)回復(fù)至初始位置并關(guān)機(jī)。
智能化設(shè)備組成示意圖
該系統(tǒng)有三大法寶,確保檢查工作的高效、高質(zhì),即高清圖像采集清晰,故障識(shí)別處理準(zhǔn)確和多種驅(qū)動(dòng)模式兼容。
法寶1:高清圖像采集清晰。圖像采集機(jī)器人可以采集轉(zhuǎn)向架各個(gè)方向上關(guān)鍵部位的高清圖像,多自由度柔性機(jī)械臂攜帶圖像采集裝置采集轉(zhuǎn)向架頂部、側(cè)面和底部高清圖像,同時(shí)線掃相機(jī)采集整個(gè)車體底部高清圖像,面陣相機(jī)采集轉(zhuǎn)向架底部高清圖像,確保全面覆蓋車輛待檢查區(qū)域。
智能化設(shè)備掃描影像
法寶2:故障識(shí)別處理準(zhǔn)確。通過(guò)采用先進(jìn)的圖像特征識(shí)別技術(shù)和機(jī)器深度學(xué)習(xí)技術(shù),極大的提高故障識(shí)別準(zhǔn)確度。采集到的高清圖像通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂浦行?,并利用圖像識(shí)別算法對(duì)圖像進(jìn)行自動(dòng)故障判斷,例如部件丟失、螺栓松動(dòng)、異物、斷裂、尺寸磨耗等,系統(tǒng)能及時(shí)將信息自動(dòng)反饋給檢修人員進(jìn)行核實(shí)。
影像識(shí)別和學(xué)習(xí)技術(shù)
法寶3:多種驅(qū)動(dòng)模式兼容。圖像采集機(jī)器人根據(jù)檢修作業(yè)不同條件,可采用掛式或在地面鋪設(shè)鋼軌兩種方式進(jìn)行工作,兼容多種工況需求,還可以根據(jù)用戶需求,量身定制檢修模式。
總結(jié)一下:方案6
名稱:地鐵智能機(jī)器人“晶晶”
時(shí)間:2018年1月
應(yīng)用狀態(tài):初亮相
2018年1月16日下午,鄭州市區(qū)紫荊山地鐵站內(nèi),由鄭州地鐵舉辦的2017年“晶晶服務(wù)”責(zé)任報(bào)告發(fā)布會(huì)上,來(lái)了一位特殊的明星“晶晶”——即將應(yīng)用于地鐵站臺(tái)內(nèi)的鄭州地鐵智能機(jī)器人。
此次在紫荊山地鐵站亮相的共有兩臺(tái)機(jī)器人。這兩部機(jī)器人均是白色,上體有兩肢,下體則是輪子代腳。臉部為小型黑色屏幕,有黃色的電子眉眼。前胸是一個(gè)屏幕,上面顯示著機(jī)器人的各種功能:左上角有時(shí)間和天氣,下面有線路查詢、本站信息查詢、運(yùn)行時(shí)間、票價(jià)政策、乘車須知、失物招領(lǐng)、語(yǔ)音查詢、機(jī)器人領(lǐng)路等。機(jī)器人得到指令,能夠完成屈臂、前行等移動(dòng)功能。
據(jù)了解,該智能機(jī)器人可以通過(guò)語(yǔ)音交互提供簡(jiǎn)單的問(wèn)詢服務(wù),包括換乘路徑、線網(wǎng)首末班車查詢、出入口公交信息查詢等,乘客可通過(guò)機(jī)器人界面的喚醒按鈕自助查詢。以后,機(jī)器人還有望實(shí)現(xiàn)自我學(xué)習(xí)、自我進(jìn)化,為廣大乘客提供更全面、更人性化的服務(wù)。
這是機(jī)器人“晶晶”首次公開露面,鄭州地鐵也將成為中部地區(qū)率先引進(jìn)機(jī)器人服務(wù)的地鐵。此次只是在紫荊山地鐵站亮相,具體將來(lái)安置在哪些地鐵站,什么時(shí)候開始正式服務(wù),鄭州地鐵將按照具體情況進(jìn)行安排。
總結(jié)一下:名稱:能夠在地下空間進(jìn)行鉆孔、機(jī)動(dòng)操縱、定位、導(dǎo)航的機(jī)器人系統(tǒng) “BADGER”
時(shí)間:2017年
應(yīng)用狀態(tài):尚沒有任何原型硬件的展示
BADGER (roBot for Autonomous unDerGround trenchless opERations),是一種能夠在地下空間進(jìn)行鉆孔、機(jī)動(dòng)操縱、定位、導(dǎo)航的機(jī)器人系統(tǒng)。
根據(jù)該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)者介紹,靈感來(lái)自那些通過(guò)挖掘隧道來(lái)生活的自然動(dòng)物,可用于幫助人類開拓更多的地下空間。盡管這聽起來(lái)很酷,不過(guò)從設(shè)計(jì)圖上來(lái)看,這款機(jī)器人給人的感覺就像是——一條巨大的蚯蚓。
目前有關(guān)地下的工作都得依靠建筑公司來(lái)進(jìn)行,采用各種挖掘機(jī)械來(lái)進(jìn)行打洞、安裝管道和電纜。但這也往往有局限性:通常建筑公司使用的機(jī)械設(shè)備無(wú)法獨(dú)立導(dǎo)航,無(wú)法檢測(cè)巖石、管道、建筑地基等障礙物,常常需要依靠人類來(lái)確定挖掘的路線。
此外,這些傳統(tǒng)的機(jī)器通常設(shè)計(jì)為直線行進(jìn),不能構(gòu)建繞組、復(fù)雜的隧道網(wǎng)絡(luò)。所以,建筑公司往往需要挖開一條露天溝渠,將管道安裝在溝渠里,然后再填土覆蓋,如此建筑成本也很高昂。
相比之下 ,BADGER 則顯得智能很多。它能夠自主在地下挖洞,為管道挖好渠道,依據(jù)現(xiàn)有的地況自主導(dǎo)航,能避開巖石及其他地下管道設(shè)施,尾部還能即時(shí) 3D 打印管壁,無(wú)需人工澆筑管道。
這樣一個(gè)機(jī)器人鉆進(jìn)機(jī)的原理就是旋轉(zhuǎn)與沖擊鉆進(jìn)技術(shù)的結(jié)合,在機(jī)器人前方會(huì)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的鉆頭,在強(qiáng)力旋轉(zhuǎn)與沖擊的力量下分解前方的土壤及巖石,粉碎的土壤及巖石將被吸起并從機(jī)器人背面的管道排到地面,以保證隧道內(nèi)部的通暢。前方空間空出來(lái)后,機(jī)器人會(huì)像蠕蟲般向前推動(dòng)。
機(jī)器人的整個(gè)身體是模塊化的,其中包含驅(qū)動(dòng)模塊、關(guān)節(jié)模塊、及工具模塊,會(huì)分別根據(jù)作業(yè)要求進(jìn)行任務(wù)切換。在作業(yè)上方的地表裝有強(qiáng)穿透性的雷達(dá)天線陣列,通過(guò)電子導(dǎo)航傳感器和激光器等設(shè)備幫助指導(dǎo)地下機(jī)器人的正常運(yùn)行。
BADGER 項(xiàng)目的人員來(lái)自五個(gè)歐洲國(guó)家的七個(gè)科研機(jī)構(gòu),由馬德里卡洛斯三世大學(xué)(Carlos III of Madrid)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的 Carlos Balaguer 教授、Santiago Martínezde la Casa 教授和Carmede Andrés Sanchis 教授牽頭開展合作。這個(gè)項(xiàng)目已于今年 1 月正式啟動(dòng),并且已經(jīng)為未來(lái)三年的工作計(jì)劃籌集了 370 萬(wàn)歐元的支持資金,目前尚沒有任何原型硬件的展示。
說(shuō)不定在未來(lái),鉆地挖洞修地鐵的事,就可以交給這樣的機(jī)器人了。只是也會(huì)很擔(dān)心會(huì)不會(huì)有一天早上醒來(lái),發(fā)現(xiàn)某條程序錯(cuò)亂的機(jī)器人鉆到自己家的客廳來(lái)了;看著它露出尖尖的腦袋無(wú)辜的望著自己,這感覺真是既奇妙又尷尬。
總結(jié)一下:
當(dāng)然了,上面介紹的都只是國(guó)內(nèi)軌道交通行業(yè)對(duì)機(jī)器人的研究或應(yīng)用。事實(shí)上,在國(guó)外,也已經(jīng)有了不少機(jī)器人的應(yīng)用。比如2008年就報(bào)道過(guò),韓國(guó)首爾嘗試過(guò)上崗地鐵站內(nèi)向?qū)C(jī)器人;2016年,日本東京地鐵站近日透露,為了強(qiáng)化對(duì)乘客的向?qū)Чぷ鳎瑳Q定從2016年12月1日至2017年3月31日期間,在上野站試驗(yàn)投入使用可提供多語(yǔ)種向?qū)У娜诵螜C(jī)器人“Pepper”;2017年3月,俄羅斯首都莫斯科地鐵決定使用名為Metrosha的機(jī)器人,在城市主要地鐵站迎接到達(dá)的旅客……
近日,美國(guó)《世界日?qǐng)?bào)》編譯稱,CNN財(cái)訊的一篇研究報(bào)告,指出人工智能機(jī)器人,將于未來(lái)五年至十年開始取代許多性質(zhì)重復(fù)單調(diào)的工作,美國(guó)將有許多工作由機(jī)器人來(lái)做,以拉斯維加斯為例,到2035年,拉斯維加斯65%的工作都要被機(jī)器人取代。
就軌道交通行業(yè)來(lái)說(shuō),智能機(jī)器人帶給我們的也許是半喜半憂。喜的是更多重復(fù)單調(diào)、甚至是危險(xiǎn)的工作將可以交給智能機(jī)器人來(lái)執(zhí)行;憂的是許多人將可能就此失業(yè),需要另覓前途。但無(wú)論如何,智能機(jī)器人在軌道交通行業(yè)的應(yīng)用將是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的潮流。
軌道交通與智能機(jī)器人的融合,你,準(zhǔn)備好了嗎?