對(duì)電力系統(tǒng)而言，輸電線路是電力的大動(dòng)脈，它的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接影響到電力系統(tǒng)的可靠性，必須投入大量的人力物力去開(kāi)展線路的巡視檢查工作。經(jīng)濟(jì)的、有效的檢測(cè)和維護(hù)以保證供給用戶高質(zhì)量和高可靠性電能已成為當(dāng)今電力工業(yè)最重要的任務(wù)，人工巡檢，巡線工人需要翻山越嶺、涉水過(guò)河、徒步巡檢。

自然環(huán)境越復(fù)雜、氣候條件越惡劣，越需要增加巡視的次數(shù)，工作非常辛苦。為此，急需開(kāi)發(fā)輸電線路自動(dòng)巡檢機(jī)器人。達(dá)到減輕輸電線路巡視檢查的工作量，提高工作效益，確保輸電線路安全運(yùn)行的目的。

并且人力巡檢很容易發(fā)生危險(xiǎn)！

5·7豐城高壓電塔倒塌事故

輸電線路傳統(tǒng)的巡線方法采用人工目測(cè)和飛機(jī)巡航兩種方式。

其中，人工目測(cè)巡檢方式是指電力工人使用肉眼或者攜帶望遠(yuǎn)鏡等檢測(cè)工具對(duì)轄區(qū)內(nèi)的線路進(jìn)行人工檢測(cè)，由于輸電線路分布面廣、地理?xiàng)l件復(fù)雜，電力工人往往需要跋山涉水、翻山越嶺、徒步或者駕車(chē)巡檢。這種檢測(cè)方式往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力而事倍功半，且受制于作業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)和個(gè)人素質(zhì)，人身安全還得不到保障。

飛機(jī)巡航方式又分為直升機(jī)巡航與無(wú)人機(jī)巡航，但都是利用飛機(jī)搭載高清可見(jiàn)光攝像機(jī)和紅外熱成像儀等設(shè)備沿線飛行巡視線路，如圖所示。飛機(jī)巡航時(shí)線路從巡檢人員的視野中快速經(jīng)過(guò)，同時(shí)需要與電力線路保持一定安全距離，這不但對(duì)巡檢人員與飛機(jī)駕駛員技術(shù)要求較高，且還是會(huì)存在檢測(cè)不精的情況，同時(shí)直升機(jī)巡航還存在費(fèi)用高昂的問(wèn)題。

社會(huì)的呼喚

根據(jù)實(shí)際調(diào)研，我國(guó)的500KV輸電線路由若干個(gè)耐張塔，若干個(gè)直線塔及其間的相線、架空地線和線路上的金具等組成。架空地線在輸電相線所的上方五米左右國(guó)家電網(wǎng)500kV的輸電線路相線大多采用四分裂導(dǎo)線的方式架設(shè)，旨在抑制電暈放電和減少線路電抗。機(jī)器人主要針對(duì)500KV輸電線路進(jìn)行巡檢，運(yùn)行于四分裂導(dǎo)線的下部，因此，機(jī)器人的移動(dòng)環(huán)境可抽象為下圖所示的結(jié)構(gòu)。

在國(guó)際智能移動(dòng)機(jī)器人大發(fā)展的背景下為超高壓輸電線路巡檢機(jī)器人這個(gè)新事物提供了可能性。利用機(jī)器人進(jìn)行巡檢工作和維護(hù)超高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，不但可以減輕電力工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且對(duì)提高電網(wǎng)自動(dòng)化水平、保障電網(wǎng)安全運(yùn)行具有重要意義。

因此，國(guó)內(nèi)外專家提出了輸電線路巡檢機(jī)器人的概念，并開(kāi)展了相關(guān)研究。超高壓輸電線路機(jī)器人是以機(jī)器人本體平臺(tái)為載體，攜帶高清攝像機(jī)和紅外熱成像儀等檢測(cè)儀器，沿輸電線路的相線或上方的架空地線運(yùn)行，對(duì)線路進(jìn)行檢查、維護(hù)等工作。

同時(shí)，“智能巡檢機(jī)器人及巡檢技術(shù)”屬于國(guó)家電網(wǎng)公司“十二五”科技規(guī)劃中“輸變電設(shè)備運(yùn)行與管理”領(lǐng)域的重點(diǎn)任務(wù)，是重點(diǎn)發(fā)展的新技術(shù)，具有廣闊的發(fā)展前景。

今天小磚頭要說(shuō)的項(xiàng)目——超高壓輸電線路巡檢機(jī)器人系統(tǒng)正是在這一背景下應(yīng)運(yùn)而生的。

該機(jī)器人在國(guó)家“863”計(jì)劃以及國(guó)電東北電網(wǎng)有限公司支持下研制完成，攻克了超高壓環(huán)境下的機(jī)器人機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)與控制、遠(yuǎn)程通訊以及電磁兼容等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型移動(dòng)機(jī)器人，可應(yīng)用于500kv 超高壓輸電線路巡檢作業(yè)。

巡檢機(jī)器人系統(tǒng)由巡檢機(jī)器人和地面移動(dòng)基站組成。巡檢機(jī)器人在超高壓輸電線路上沿線行走，通過(guò)攝像機(jī)等檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)輸電設(shè)施的損傷情況，地面基站對(duì)機(jī)器人具有遠(yuǎn)程控制與監(jiān)測(cè)功能，機(jī)器人上的高速球形攝像機(jī)拍攝的輸電設(shè)施（輸電線、絕緣子及桿塔等）圖像可通過(guò)無(wú)線傳輸系統(tǒng)傳送至地面基站，進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)與處理，以便地面人員及時(shí)準(zhǔn)確地掌握輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)線路設(shè)施的損傷、缺陷等故障情況。

功能

移動(dòng)功能。作為一款線上行走機(jī)器人，它需要適應(yīng)超高壓線路的特性，能夠在線上穩(wěn)定的行走，速度太慢將影響巡線檢查效率，太快又會(huì)因?yàn)榫€路上的障礙物造成不可預(yù)測(cè)的危險(xiǎn)狀況。

攀爬功能。考慮高壓輸電線路的柔性特點(diǎn)，巡檢機(jī)器人需要完成較大角度攀爬，特別是在兩個(gè)山頭的塔桿之間以滿足實(shí)際線路要求。

越障功能。巡檢機(jī)器人的越障能力是其整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，為了提高巡視檢測(cè)的效率，機(jī)器人需要安全通過(guò)普通障礙物。

安全保護(hù)功能。在高空作業(yè)過(guò)程中，若機(jī)器人發(fā)生機(jī)械故障，很可能會(huì)對(duì)周?chē)ぷ魅藛T甚至整個(gè)電網(wǎng)造成巨大威脅，因此，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要謹(jǐn)慎考慮機(jī)器人的自我保護(hù)能力提高安全性。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制能力。超高壓巡檢機(jī)器人要在線上完成各種復(fù)雜動(dòng)作，其運(yùn)動(dòng)的根本是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，因而需要對(duì)機(jī)器人上的各個(gè)電機(jī)進(jìn)行伺服控制，通過(guò)上層指令實(shí)現(xiàn)對(duì)各電機(jī)的位置控制和速度控制。

通訊功能。機(jī)器人在高空作業(yè)，而工作人員一般在地面操作，因此，必須通過(guò)無(wú)線通訊將操作人員的指令發(fā)送給機(jī)器人，使其完成相應(yīng)動(dòng)作，同時(shí)，機(jī)器人采集的數(shù)據(jù)也通過(guò)無(wú)線傳輸返回給地面。