2016年机器人虚拟仿真大赛学生作品展示 铁轨医生 铁轨医生.docx

PAGE3 / NUMPAGES6 铁 轨 医 生安徽职业技术学院 铁 轨 医 生 安徽职业技术学院 摘要 运用工业机器人的铁轨维护系统,可以完成目前由大量人力承担的铁轨探伤、焊接、打磨、涂油等维修养护工作。该系统运用卫星远程遥控功能实现铁路维护自动化，实现铁轨维护工作的“机器换人”，提高工作效率和铁轨维护质量。 参赛选手：张信、宋明康 指导教师：常辉、李能菲、黄琼 铁轨医生 安徽职业技术学院 张信 宋明康 【摘要】运用工业机器人的铁轨维护系统可以完成目前由大量人力承担的铁轨探伤、焊接、打磨、涂油等维修养护工作，并运用卫星远程遥控功能实现铁路维护自动化，实现铁轨维护工作的“机器换人”，提高工作效率和铁轨维护质量。 一、创意背景 在铁路的日常运行中，经常因铁轨出现不平顺、压溃擦伤、裂纹等损伤，导致火车晚点，甚至酿成列车事故。为了保证铁路运输的安全，全国大约需要四百多万名铁路维护工人来完成。在进行铁轨探伤时，平均每年每条线需要十遍以上，总检查里程近一百万公里，一天弯腰上千次；在进行铁轨的焊接、打磨、涂油时，产生的高温有毒气体，机械振动，常给工人的身体带来一定的危害。另外铁路的维护工作不管什么季节和天气都在深夜进行，作业环境恶劣。因此我们萌发了运用工业机器人来代替铁路维护工人，来完成铁路的日常维护工作。 二、创意方案 (一)系统工艺 经查阅资料，铁轨的日常维护工作主要包含有探伤、焊接、打磨、涂油这四大工艺。 探伤：是维护工作的开始，采用无损伤的物理探伤来探测铁轨及其内部的损伤情况。 打磨：是实现高速行车的关键，是指消除铁轨周期性和非周期性短长波不平顺而进行的工作。 焊接：也称作熔接，是行车安全的重点，是指以一种以加热、高温或高压的方式接合断裂铁轨的工作，确保铁轨的完好无损。 涂油：是铁路安全的一项重大保障，采用涂油工艺来减少铁轨磨耗，延长铁轨的使用寿命。 (二)系统组成 为了能安全、高效的完成上述工艺流程，我们设计了铁轨维护系统。该系统主要由两台IRB—2600工业机器人、可控搭载工作车、铁轨打磨工具、铁轨焊接工具、铁轨探伤仪、特制加固型夹具、EZVIZ高清夜视远程监控摄像器、三基色专用荧光灯等组成。系统结构如图1所示。 图1系统结构示意图 该系统完成各项工艺所需的工具如图2所示。特制超声波探伤仪如图2（a）所示，机器人用其进行探伤操作，比普通探伤仪反馈数据更为精准便捷；精制打磨砂轮如图2（b）所示，机器人用其可对铁轨各个面进行打磨，根据轨道修复临界数据: 短波痕0.05 mm；长波痕0.5 mm，结合IRB—2600工业机器人的精准操作可以达到打磨的标准，从而保证铁轨平顺畅行；焊接工具如图2（c）所示，机器人用其进行焊接工作，采用铁轨无缝连接优化方法使日常难以焊接的大截面A105 焊接都能完美焊接；高清夜视远程智能监控摄像头如图2（d）,可以将铁路的维护实况通过卫星远程通讯，将维护图像及数据传送回监控室。 （b） （c） （d） 图2铁轨维护工具 (三)系统功能 铁轨维护系统可以智能地完成探伤、焊接、打磨、涂油等工作，并通过卫星远程通讯与监控室交互数据。监控人员在监控室内对系统的工作状态和维护质量进行实时监控，并下达控制指令，指挥机器人完成铁轨维护程序。其系统功能流程如图3所示。 图3 系统功能流程 铁轨探伤就是给铁轨做“B超”（如图4（a）所示），来检查铁轨有没有损伤,焊缝有没有气泡，是否平整。如果发现铁轨损伤，铁轨探伤仪就能够发出反馈信号至监控室（如图4（b）所示），由技术人员下达进一步修护的指令。 （a）探伤示意图 (b) 监控室 图4铁轨探伤及监控室 如果探伤时发现铁轨有裂痕，监控人员下达焊接指令，机器人将会自动更换铁轨焊接工具，进行焊接工作（如图5所示）；如果铁轨不平整，监控人员下达打磨指令，机器人将会自动更换打磨工具进行精确的打磨工作（如图6所示）。当这两类工作结束之后，机器人还会再次进行铁轨探伤，检查是否达到维护的技术标准和安全要求，如果没有达到要求将会进行二次维护。 图5 焊接示意图图6 打磨示意图 上述修复工作完成后通过工作车尾部的涂油器对铁轨进行涂油处理（如图7所示），延长铁轨的使用寿命3-5倍。 图7 涂油示意图 三、创新点 1.采用铁轨维护系统实现“机器换人”，大量维护工作由机器人完成，仅需几名监控技术人员进行数据分析判断、指令下达、数据备份等工作，提高工作效率，改善工作环境。 2.在维护工作车上搭载两台IRB—2600型ABB机器人，同时进行双轨工作并通过整合创新维护工艺，智能地完成探伤、打磨、焊接、涂油维护地全套流程，更加方便高效地实现双轨维护。 3.给工业机器人“装上眼睛、插上翅膀