基于系统工程方法的地铁运营维保巡检智能机器人系统的研究与设计

发布时间：2023-04-26 00:08

　　随着城市轨道交通行业的快速发展,地铁运营维修检测的重要地位日益凸显。我国地铁运营维保检测由传统的人工检测方式渐渐过渡到大中型动态检测设备检测,但此类检测方式并不能完全替代人工,而小型便携检测设备还没有得到充分的应用,地铁运营维检工作依旧以人工检测为主。人工检测存在着成本高,效率低,健康风险,安全风险,错漏检等严重问题,地铁检测市场需要更具科技含量的便携小型化检测机械,通过全自动化的智能检测取代人工日常巡检工作。因此,本文设计了地铁运行维保巡检智能机器人系统,主要工作如下:在前期调研阶段,首先调研了地铁检测原生系统,了解了地铁检测系统的运行现状,分析了人工检测存在的痛点,挖掘了地铁方主要需求,阐述了便携巡检机器人开发的必要性和系统工程方法指导服务类机器人开发的必要性。然后阐述了当下五种经典的系统开发模型及其优缺点,整合并优化了V模型和增量模型,并创新应用于服务型机器人领域的研发,详细描述了该新模型的生命周期过程及相应的系统工程方法。紧接着深入分析了地铁检测系统(前任系统),明确了检测目标及机器人系统运行和性能要求,评估了所挖掘需求的正确性和可行性;对地铁运营维保巡检智能机器人系统进行了概...

【文章页数】：130 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 地铁运营维保系统的检测现状
        1.2.2 机器人国内外研究现状
        1.2.3 系统工程方法在系统研发中的研究与应用
    1.3 论文主要内容及章节安排
第2章 机器人开发的系统工程方法研究
    2.1 传统系统工程项目生命周期模型研究
        2.1.1 生命周期
        2.1.2 椭圆模型
        2.1.3 瀑布模型
        2.1.4 螺旋模型
        2.1.5 V模型
        2.1.6 增量开发模型
    2.2 基于V模型和增量模型的系统工程方法优化设计
        2.2.1 优化的V-增量开发模型
        2.2.2 需求工程
        2.2.3 概念设计
        2.2.4 系统详细设计
        2.2.5 系统生产
        2.2.6 模块验证和测试
        2.2.7 集成测试
        2.2.8 系统运营维护
        2.2.9 系统迭代
    2.3 本章小结
第3章 系统需求工程与概念设计
    3.1 系统运行目标分析
        3.1.1 检测对象研究
        3.1.2 检测目标研究
    3.2 系统功能分析
        3.2.1 系统运行功能分析
        3.2.2 系统性能目标确定
    3.3 需求评估
        3.3.1 外部环境分析
        3.3.2 成本效率分析
        3.3.3 需求评估会议
    3.4 系统运行概念分析
    3.5 系统结构设计
        3.5.1 系统体系结构设计
        3.5.2 系统硬件结构设计
        3.5.3 系统软件结构设计
        3.5.4 系统控制结构设计
        3.5.5 系统网络结构设计
    3.6 机器人流程设计
    3.7 机器人数据管理设计
    3.8 系统标准设计
        3.8.1 安全防护风险标准设计
        3.8.2 故障等级评估标准设计
    3.9 本章小结
第4章 系统详细设计
    4.1 功能单元分析方法介绍
    4.2 自动定位子系统设计
        4.2.1 自动定位性能目标
        4.2.2 子系统功能单元辨识
        4.2.3 子系统模块架构确定
        4.2.4 自动定位运行方案研究
        4.2.5 物理模块结构确定
    4.3 安全防护子系统设计
        4.3.1 安全防护性能目标
        4.3.2 子系统功能单元辨识
        4.3.3 子系统模块架构确定
        4.3.4 风险评估及解决方案
        4.3.5 物理模块结构确定
    4.4 导航自行子系统设计
        4.4.1 导航自行性能目标
        4.4.2 子系统功能单元辨识
        4.4.3 子系统模块架构确定
        4.4.4 导航自行运行方案研究
        4.4.5 物理模块结构确定
    4.5 多路采集子系统设计
        4.5.1 多路采集性能目标
        4.5.2 子系统功能单元辨识
        4.5.3 子系统模块架构确定
        4.5.4 多路采集运行方案研究
        4.5.5 物理模块结构确定
    4.6 故障识别子系统设计
        4.6.1 故障识别性能目标
        4.6.2 子系统功能单元辨识
        4.6.3 子系统模块架构确定
        4.6.4 故障识别运行方案研究
        4.6.5 物理模块结构确定
    4.7 故障处理子系统设计
        4.7.1 故障处理性能目标
        4.7.2 子系统功能单元辨识
        4.7.3 子系统模块架构确定
        4.7.4 故障处理运行方案研究
        4.7.5 物理模块结构确定
    4.8 系统模块设计
        4.8.1 供电模块设计
        4.8.2 机械平台设计
        4.8.3 通信模块设计
        4.8.4 数据中心设计
    4.9 系统软件详细设计
        4.9.1 网页客户端设计
        4.9.2 手机客户端设计
        4.9.3 数据库设计
    4.10 本章小结
第5章 系统开发规划及组织管理敏捷化
    5.1 基于网络计划方法的系统开发规划研究
        5.1.1 网络计划方法介绍
        5.1.2 基于WBS的系统结构与工作分解
        5.1.3 项目迭代规划
        5.1.4 系统1.0开发工序转化
        5.1.5 网络计划图绘制及关键路径确定
        5.1.6 系统开发流程图
        5.1.7 系统开发甘特图
    5.2 系统开发组织管理敏捷化研究
        5.2.1 敏捷研发方法适用性研究
        5.2.2 敏捷研发方法理论概述及SCRUM方法介绍
        5.2.3 基于SCRUM的机器人项目进度管理
    5.3 本章小结
第6章 应用案例-地铁运营维保巡检单轨机器人系统开发
    6.1 开发测试环境介绍
        6.1.1 现场环境
        6.1.2 模拟环境搭建
    6.2 系统开发实现成果
        6.2.1 系统开发成果
        6.2.3 人员组织管理成果
    6.3 系统开发功能测试
        6.3.1 测试计划
        6.3.2 自动定位功能测试
        6.3.3 导航自行功能测试
        6.3.4 多路采集功能测试
        6.3.5 故障识别功能测试
        6.3.6 数据中心功能测试
    6.4 系统性能测试评估
        6.4.1 评估计划
        6.4.2 可靠性测试
        6.4.3 巡航能力测试与评价
        6.4.4 效率测试与评价
        6.4.5 漏检率及误检率测试与评价
        6.4.6 运行要求符合程度评价
    6.5 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3801336