智能巡检机器人研究现状与发展趋势

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1、电工文摘／技术前沿智能巡检机器人研究现状与发展趋势广州供电局有限公司张成巍中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室岳湘摘要：本文阐述了国内外输电线路巡检机器人的研究现状。在输电线检测与维护机器人的理论与实验方面已经开展了很多研究，巡检机器人能够大幅提高作业效率、降低劳动成本、减少维护人员的风险。分析了国内外几种具有代表性的巡检机器人的结构特点及存在的问题，探讨了巡检机器人机械本体、智能控制系统、在线电源供应、导航与定位技术及在线故障诊断方法与作业技术等关键技术。最后，展望了输电线路巡检机器人的发展趋势与应用前景。关键词：输电线巡检机器人关

2、键技术0引言我国高压输电网覆盖面积大、联网程度高，同时随着国民经济的发展，对电力系统可靠性的要求越来越高，特别是用户要求输电线路安全可靠地保证不间断供电，因此必须采取措施确保线路的连续供电。“超大规模输配电和电网安全保障”是列入国家中长期科技发展规划纲要的优先主题之一。电力输电线路和它的杆塔附件会受到材料老化、持续的张力、电气闪络等因素的影响，而导致磨损、断股、腐蚀。如果不能及时进行修复，原来很小的损伤和缺陷可能带来破坏性的事故，导致电网的大面积停电，给社会带来巨大经济损失。输电线路的巡检目前主要有人工沿线巡检和直升机巡检两种作业方式。人工沿线巡

3、检的方法即由巡线工人采用恶劣，人迹罕至的路段巡检。其缺点是巡线费用昂贵，巡目测或通过望远镜、测距仪及红外热像仪等方法沿线路逐检质量受到气候、地理环境及检测设备等因素的影响。由塔巡检，地面巡视与登塔检查相结合，是目前国内绝大部于上述巡检作业方式存在的诸多不足，国内外的专家学者分输电线路巡视的主要方法。这种巡检作业方式，劳动强提出采用机器人巡线的作业方式，用于替代或辅助人力进度大、巡检质量低、运行维护费用高且危险性较高。对于行线路的巡检与维护。跨越山区、草地及原始森林等路段的巡检而言，由于环境恶劣，难以保证巡检到位率，而且巡线周期长。直升机巡1国内外

4、研究现状检的方法又称航测法，是指由直升机携带红外热像仪及可见光摄像机等设备进行巡检。采用直升机巡检的优点是巡日本、美国和加拿大等国家于20世纪80年代末，先线效率高，可应用于高海拔、高寒地区及原始森林等环境后开展了电力巡线机器人的研究工作。日本东京电力公司DGWZ/2015.01/09电工文摘／技术前沿[1]Sawada教授于1988年研制了架空地线巡线机器人。该巡国内的研究始于20世纪90年代，中国科学院沈阳自线机器人由一对夹持轮和一对行走轮组成运动主体机构，动化研究所、武汉大学和中国科学院自动化研究所等单位它能够跨越螺旋减震器、防震锤等障碍物

5、。当巡线机器人率先开展了巡检机器人的研究工作，取得了一系列技术成遇到杆塔时，根据仿人攀援动作的机理，展开其弧形机械果，突破了一些关键技术，证明了机器人巡检的可行性，臂，用机械臂勾住两侧的地线，行成一个导轨。主箱体通为后续深入研究打下了良好的基础。过导轨滑到杆塔的另外一侧。等巡线机器人的夹持轮夹紧中国科学院沈阳自动化研究所面向电力部门的实际地线后，将弧形的导轨机械臂收起，完成越障动作。需求，在国家科技部“十五”、“十一五”863计划、1989年，美国公司TRC研发了一台自主巡线机器人国家电网和南方电网等重点项目支持下，研制开发了[2]样机。该巡线机

6、器人能沿架空输电线路行走，通过视觉“AApe”系列电力检测与作业机器人系统；解决了500kV设备检测绝缘子、电晕损耗以及压接头、结合点等等。当超高压环境下机器人机构、自主控制、数据和图像传输、巡线机器人探测到线路故障后，先自己进行预处理，再将电磁兼容等多项关键技术；在东北电力电器产品质量检测数据传送给地面工作人员；当遇到障碍物时，巡线机器人站完成了产品性能测试；开展了百余次野外现场带电检测采用仿人攀援动作从侧面跨越障碍。与作业试验；研发出的“AApe”系列电力检测与作业机1990年，日本法政大学的HideoNakamura教授等人研器人已经在锦州

7、、沈阳、长春、哈尔滨、齐齐哈尔、厦[3]制了新型的电力巡线机器人。该巡线机器人采用多关节门、贵阳超高压局及四川省电力公司等用户单位进行了推[8,9]仿生体系设计方式和头部首先进行决策，尾部跟随头部运广应用。行的控制方法，以10cm/s的速度沿导线行走，并能够跨越中科院沈阳自动化所研制的500kV超高压输电线路巡[10]障碍物，如绝缘子、分支线等。线机器人系统由巡检机器人本体和地面基站组成，采2006年，加拿大魁北克水电研究院（IREQ）继The用遥控加局部自主相结合的控制方式。巡检机器人能够HQLineROVer之后新开发了一种在315kV及以上

8、带电导在500kV输电线路上沿线自主行走并跨越防震锤、悬垂金[4]线上巡检的机器人LineScout。它能够跨越常见的线路金具、压接管等