基于RoboDK和Matlab的铁路耦合检测

检查是一项单调而费力的任务——机器人的完美候选人!在铁路上就不那么容易了，除非你用RoboDK。

你看过两节车厢之间的连杆吗?

如果你看过，你会注意到有一个联轴器把两个车厢连接在一起。这种连接不仅是机械的，它还包含重要的电气电缆，用于在火车的不同部分之间传输信号。当车厢耦合在一起时，这些电气点必须连接牢固，具有良好的导电性，否则，列车的安全性可能会受到影响。

建立一个安全的电气连接并不总是容易的。我们都经历过这样令人恼火的情况:当我们插入电子电缆(例如手机充电器)时，它不工作了。我们拔了又插，最终，连接正常了。显然，这种情况在铁路上是不可接受的。耦合需要在每次插入时都能正常工作。要做到这一点，需要定期检查。

格拉斯哥加里多尼亚队

这个案例来自于一个团队的研究格拉斯哥加里多尼亚大学在英国(UK)。

一间列车营运公司联络该小组，希望将车辆联轴节的检查自动化(“车辆”是指铁路车辆，如车厢、车厢、长途汽车等。

该团队由来自该大学工程与建筑环境学院的高级研究人员组成，他们是铁路、制造和机械系统自动化方面的专家。

研究结果于2019年10月发表发表在《机器人与计算机集成制造》杂志上。

任务:电气耦合检测

铁路公司设定的任务是找到一种方法来自动检查联轴器的电头。

这是一项目前由检查技术人员手动执行的任务。

手动任务包括:

• 详细清洗耦合。
• 耦合的视觉检查。
• 使用电压表和电阻测试仪对连接进行电气连续性测试。

技术人员手工完成这项工作需要30分钟。

当你考虑到铁路运营商使用的车厢数量时，这个时间很快就会增加。例如，英国国家铁路公司已经有了计划到2021年，共有7000节车厢投入运营。每节车厢2个联轴器，这相当于875天(全职8小时轮班)的工作，只是为了检查一次这个数量的联轴器。

对机器人来说，检查是一项艰巨的任务，正如我们之前讨论过的生产检验．

问题:昂贵、不安全、不稳定

铁路公司面临的问题是，这种预防性维护至关重要，但成本高昂。

至少有3个原因表明机器人自动化是完成这项任务的一个很好的选择:

• 成本-手工完成这项任务所需的人力时间是一笔很高的费用。从长远来看，自动化成本更低。
• 安全-检查任务要求技术人员站在检修舱内的高架平台上，靠近高压电缆和架空电线。这对人类来说是一个危险的环境，但对机器人来说不是。
• 一致性-任务的单调性使得人工技术人员很难在检查中保持高度的一致性。机器人将以一致的质量水平完成任务。

解决方案:基于RoboDK和Matlab的工业机器人

研究人员选择用RoboDK和Matlab编程的工业机器人来解决这个问题。

具有挑战性的任务

正如研究人员解释的那样“对于熟练的操作员来说，整个过程可能看起来微不足道，但对(自主机器人系统)来说，这是一个有趣的挑战。”

从机器人的角度来看，挑战包括:

• 未校准的环境-耦合器在3D空间中的确切位置和方向是未知的，因为它安装在可移动的火车车厢上。机器人系统需要实时检测联轴器的位置，并相应地调整检测程序。
• 小目标-电触点是微小的引脚，机器人视觉传感器很难检测到。
• 污垢和其他视觉铁路是肮脏的环境。联轴器上的污垢会使检测联轴器和引脚特别困难，因为图像永远不一致。

硬件设置

研究人员为他们的系统选择了以下硬件设置:

• 发那科LR Mate 200iD六轴工业机器人。
• 用于计算机视觉的RGB相机。
• 飞行时间传感器，当与相机图像结合时产生3D图像。
• 定制末端执行器，用于测试联轴器的电气点。

该项目的主要研究成果之一是证明视觉伺服该团队使用该概念来检测结合的3D相机软件的位置。

软件设置

软件设置是基于Matlab的，这使得研究人员能够将3D视觉系统与机器人结合起来。这使得RoboDK成为机器人仿真的完美选择，因为Matlab链接很容易通过RoboDK API．

软件组件包括:

• 基于Matlab对机器人路径规划的研究，采用Matlab和Simulink对计算机视觉进行编程。
• 用于机器人系统仿真的RoboDK。这对团队来说特别有用，因为它允许他们在物理机器人无法进行测试时继续进行研究。

铁路自动化检测的未来?

通过这个项目，研究人员能够证明机器人检查铁路联轴器是可能的。他们能够实现概念的证明，并表明系统的各个组件工作，特别是耦合的视觉伺服检测。

如下面的视频所示，研究人员创建的系统能够自主检测耦合，并使用自定义末端执行器测试电点。

你可以把哪些检查任务交给机器人?请在下面的评论中告诉我们，或者加入讨论LinkedIn，推特，Facebook,Instagram或在RoboDK论坛．