“磨轨超人”——志在打造无缝的国家交通网

时间：2024-08-16 19:24:56 信息来源: 广州大学 点击:2739

[导读]想要打造能投入实际运行使用的平顺钢轨，则需要将多条50或100米的钢轨进行焊接打磨，1公里的钢轨至少产生10条焊缝。对焊缝而言，0.2mm的打磨误差便可能会对高速行驶列车的平稳性带来负面影响，甚至线路会因此选择降速运行，这严重影响了高铁运行的安全性与高效性。

近年来，中国高铁已然成为中国速度的代言词。复兴号中国标准动车组以时速350公里，打造了世界高铁运营速度的新标杆，此外，“八纵八横”高速铁路网的全面铺开能够有效搭建起沟通起全国各地文化与经济的桥梁，与此同时，我国高铁运行平稳性世界领先！在诸多靓丽耀眼的数据一次次不断刷新我们认识的背后，是一条条平顺的钢轨有力地支撑着中国高铁稳步前行。

想要打造能投入实际运行使用的平顺钢轨，则需要将多条50或100米的钢轨进行焊接打磨，1公里的钢轨至少产生10条焊缝。对焊缝而言，0.2mm的打磨误差便可能会对高速行驶列车的平稳性带来负面影响，甚至线路会因此选择降速运行，这严重影响了高铁运行的安全性与高效性。截至目前，钢轨焊缝打磨主力军仍是打磨工人，虽然工人们精益求精的打磨技艺能够生产出符合要求的钢轨，但受限于钢轨的工字形结构，工人们需要经历轨腰、轨底、踏面打磨等多项工序，并对其进行反复测量，单个焊缝需要6名工人高强度工作10分钟才能完成生产。高强度的重复性工作不仅对打磨工人技艺与体力提出了极高的要求，打磨过程中产生的大量金属粉尘还很可能使打磨工人患上尘肺病等职业病，为工人们健康带来极大的威胁！

磨轨超人团队，由来自广州大学电气工程及其自动化专业的古宜翔领衔，由一群富有创新激情和创新能力的大学生组成。在课题组的学习实践的过程中，他们意识到，要提高高铁钢轨生产效率，减少打磨工人患病概率，促进新质生产力发展，则必须要研发出高精度智能化的焊缝打磨机器人，实现机器换人的目标。

在机械与电气工程学院的支持与团队指导老师的带领下，团队多次奔赴焊轨厂进行深度调研与测试，经过多次算法优化，最终研发出拥有全套自主知识产权的钢轨焊缝打磨机器人，其包含三大核心技术：

1、基于力速位一体化的高精度恒力打磨控制方法：在传统位置环控制的基础上创新结合速度环反馈控制，通过采集力信息实现恒力打磨，有效实现柔顺高精度打磨。

2、焊缝的精准识别与检测技术：结合形态学运算并引入Otsu大津法算子改进Canny自适应边缘检测算法，通过小波变换形成多尺度点云并进行配准以重构曲面，可有效提高焊缝识别效率与准确度。

3、自动编程与轨迹规划技术：利用CAD软件开放的API接口，并结合焊缝识别检测结果，形成CAD/CAM/Robotics一体化的自动编程与轨迹规划系统，可有效减少打磨人工投入，缩短打磨时间。

研发打磨机器人过程中，团队核心成员申请多项专利与软件著作权并获得授权，构筑了坚实的技术壁垒。

磨轨超人团队依托广州大学机械与电气工程学院，致力于构建团队为主体，市场为导向，产学研深度融合的创新体系，深化“产教结合，校企合作”，响应国家号召，促进成果有效转化，学院获科研成果34项，省级以上奖项11项，开展新工科领域相关项目17项，产学研项目43项，支撑学校工程学科进入全球ESI前1‰；注重多学科交叉，联合西安交通大学、湖南大学30余人跨学科跨校交流，开展10余次技术研讨会，拓展思路；专创融合，开展校企合作，组织本科生赴三峡电力、中国一拖等行业知名企业学习；院校孵化支持，入驻国家级众创空间，国家级学科创新引智基地，深化产教融合，推动社会优质资源向育人资源转化。

古宜翔与他的团队成员展现出青年一代的责任感和担当，他们以满腔热情投身于推动国家科技事业的发展。他们的创新意识和持续的努力，鼓舞着众多年轻人在科技领域深入研究和精进，为国家的科技进步和社会的繁荣贡献着自己的才智和力量。

磨轨超人团队研发的焊缝打磨机器人未来将以钢轨焊缝打磨为基础，向风力发电、医疗行业、船舶制造等高端壳体打磨发展，成为传统打磨行业升级的有力抓手，为打磨行业的新质生产力发展提供青年智慧。我们盼望磨轨超人团队在未来的进程中，持续以科技革新为动力，为我国打磨行业注入活力，照亮科技强国的征程。