高压带电作业机器人的研究

一种高压线除冰机器人的设计设计了一款基于STC89C52单片机的高压线除冰机器人。

该机器人可通过蓝牙通讯、短信通信和自我检测完成在高压线上的行走、除冰和数据实时监测等功能。

通过实验室测试和调整，较好地实现了预期功能。

标签：机械除冰；光强检测；高压线路Abstract：A high-voltage deicing robot based on STC89C52 microcontroller is designed. The robot can perform the functions of walking，deicing and data real-time monitoring on high-voltage lines through Bluetooth communication，short message communication and self-detection. Through the laboratory test and adjustment，the expected function is well realized.Keywords：mechanical deicing；light intensity detection；high voltage line改革开放以来，我国的电力行业得到迅速发展，电网覆盖面积扩大，线路走廊穿越的地理环境更加复杂，输电线路冰灾事故更为频发。

严重的输电线路覆冰会导致杆塔倾斜、倒塌、断线，绝缘子闪络，而且线路不均匀覆冰和不同期脱冰还会引起导线舞动现象，这些情况会引发线路跳闸、供电中断等事故，给工农业生产和人民生活造成严重影响。

目前，国内外除冰方法有30余种，根据除冰机理可分为机械除冰法与热力融冰法两类。

机械除冰方法能耗较小，但是除冰效率低，而且一般需要人工参与；热力融冰较机械除冰速度快，安全性高，但实际应用中限制因素太多，不能广泛适用。

对于较为严重的导线覆冰一般以人工上线除冰最为有效，但人工除冰危险性很高且效率较低。

福州大学本科毕业设计（论文）开题报告题目轻量化高速过障超高压巡线除冰机器人设计院、系机械工程及自动化专业机械设计制造及其自动化学生姓名杨祥学号*********指导教师聂晓根2013年10 月28 日国内外研究现状、发展动态；查阅的主要文献通过这个课题的研究，能通过一种机械设备，较高效率的替代工作人员预防和除去因雨雪冰冻引起的线缆冰冻灾害，减轻工作人员的负担，保障电力设施的正常运行，降低电力公司的损失，保障人民生活的正常进行。

如今一些国家也在研究线缆除冰问题，不少国家在此领域也有不少成就，线缆除冰技术关系到人们生活中的各个方面，除了电力公司设备设施，工作人员的安全外，还关系到交通运输，生活用电等。

各种除冰技术及除冰方案也有所不同，目前国内外的除冰技术有30余种，常见的就有热力融冰法、机械除冰法、自然被动法和其他方法。

热力融冰法[1]就是利用电阻焦耳效应发热来融化线缆上的覆冰，具体操作方法为当供电线缆上的冰层达到一定厚度时，先停止供电，断开供电导线与两端设备的联接，在线路的一段用临时导线将结冰的供电导线联通，而在另一端接上除冰用的临时电源和滑动变阻器调节电流的大小，使供电导线的温度保持在一定的范围内。

已有的机械除冰法也有各种各样的机构形式：文献[架空高压输电线除冰机器人设计] [2]给出了一种由曲柄滑块机构组成，滑块沿轴线方向高速往复滑动，冲击头与滑块固接，带动冲击头敲打覆冰。

其冲击头构件零件图如图1所示：图1 敲打式除冰冲击头这种机构除冰方式可以用于不同厚度形状的覆冰，但由于覆冰在低温下具有粘性，冲击头破冰后，可能在电线上粘有一层薄冰层，可能会使得破冰不够彻底，且影响除冰效率。

文献[高压输电线上除冰机器人的系统设计] [3]提出了一种压轮推进方式除冰机构，该机器人除冰刀具如图2所示：图2 压轮推进式机器人刀具示意图该设计机体上的两个固定压轮骑挂在输电线上保持机体的平衡，机体的重心位于输电线下方，另两个动力压轮分别与两个固定压轮配合，当推动动压轮时, 动压轮向上抬升, 与固定压轮配合从上下夹紧输电线, 依靠压轮与输电线的摩擦获得前进的动力，机体前部的除冰机构呈圆柱形, 分为上下两个。

巡检机器人控制系统设计与研究摘要：巡检作业是超高压输电线路管理工作中重要的组成部分，在工作中会使用到巡检机器人，提高巡检机器人的巡检能力，需要基于控制系统设计巡检机器人，在设计中构建有限状态机模型，可以通过遥感以及自主控制等方式操控巡检机器人。

本文围绕巡检机器人控制系统设计与研究展开讨论，为控制系统的设计与研究提供参考依据。

关键词：巡检机器人；控制系统；设计研究引言：由于超高压输电线路运行过程中会产生较大负荷，在负荷的作用下，会引发输电线路出现问题。

为避免输电线路出现问题，电力企业采用人工巡视的方式，检查输电线路存在的问题，但是巡检工作危险系数较高，极易引发安全事故。

许多电力企业使用机器人进行巡检工作。

根据输电线路的运行特点，根据特点设计巡检机器人的控制系统，使巡检机器人符合巡检标准，保证巡检工作顺利的进行。

1.机器人结构及运动学巡检机器人应具备跨越塔杆障碍功能，该功能可以提升巡检机器人的巡检能力。

巡检机器人主要的组成结构，包括机器人和地面便携式控制器，机器人是由两个机构组成，一个是轮臂复合机构，另一个是巡检作业箱体，轮臂复合机构，可以使机器人做出跨越塔杆的动作。

轮臂复合机构是由多个构件组成，包括行走轮、夹持手爪以及手臂，行走轮和手爪同时控制机器人的关节，将关节固定在导轨上，使机器人可以在导轨上滑动。

在机器人滑动过程中，箱体的重心与机器人抓线重心相同，提高机器人运行的稳定性。

在箱体内会配置不同的设备，包括云摄像头、机器人主控制器以及电机驱动器等。

使机器人具备自主跨越障碍的功能，设计人员应基于运动学原理，设定运动学方程，根据方程构建运动学模型，公式为x=jq，其中x代表找线手爪末端速度，q代表机器人关节速度。

2.控制系统设计巡检机器人在运行过程中，与地面的距离超过几十米，地面人员很难观察到机器人的操作状态。

在巡检高压输电线路过程中，保证机器人精准的开展巡检工作，需要在机器人内部配置控制系统，利用控制系统在远程操作过程中，可以使机器人自行完成巡检工作。

变电站设备巡检机器人一．机器人在电网领域应用概述国家电网公司电力机器人重点实验室国家电网公司电力机器人重点实验室实验室成立以来，根据“立足电力行业，以机器人技术和产品服务于电力生产，体现电力系统高新技术水平，注重发展自身优势学科，在机器人及机电自动化领域突出体现电力行业特点”的总体定位，先后投入上千万元，围绕变电站设备巡检机器人、高压带电作业机器人、锅炉管道检测机器人以及电力特种机器人所涵盖的机电一体化技术、计算机控制技术、人工智能技术、多传感器融合技术等学科在电力生产中的应用开展了一系列的研究，始终保持在电力特种机器人研究领域处于国内领先地位。

承担了多个国家、省、部级重点项目，开发并形成了一系列具有自主知识产权的高科技产品，获得了多项技术专利、软件著作权及各类科技成果，多项技术达到国际先进水平，并自主研发出国内首台“变电站设备巡检机器人”和“高压带电作业机器人”。

研究方向1、针对电力特种机器人的定向基础理论研究为了保证电力特种机器人的可靠性、环境适应性、灵活性以及该类产品的推广应用，在基础理论研究方面主要开展电力特种机器人动态的不确定性与鲁棒控制问题、交直流传动系统的自适应控制、电力特种机器人智能控制问题、电力特种机器人产品标准、应用技术规范等基础理论研究。

2、电力特种机器人基础技术探索性研究主要进行动力单元控制实验、机器人运动控制实验、多传感器融合技术、机器人嵌入式测控系统、计算机仿真技术、人工智能和模式识别、现代机械设计等基础技术探索性研究。

3、电力特种机器人应用技术开发实验室先后开展了“10kV高压带电作业机器人”、“变电站设备巡检智能移动机器人”和“锅炉热交换管道检测机器人”项目的技术研究，为进行机器人产品的开发奠定了技术基础。

目前，实验室结合当前所开发的“变电站设备巡检智能移动机器人”项目的应用需求，重点进行视觉导航、目标识别、动力能源、运动控制等技术的研究，为产品的实用化提供技术支持和技术储备。

一种改进ＲＲＴ算法在机器人轨迹规划中的应用ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｎＩｍｐｒｏｖｅｄＲＲＴＡｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎＲｏｂｏｔＴｒａｊｅｃｔｏｒｙＰｌａｎｎｉｎｇ孙　超　张伟军（上海交通大学机械与动力工程学院，上海　２００２４０）摘　要牶高压带电作业机器人是目前机器人研究领域中一个重要的研究方向，而机器人在线缆位置附近的轨迹规划是一项重要难题。

本文以快速搜索随机树（ｒａｐｉｄｌｙ ｅｘｐｌｏｒｉｎｇｒａｎｄｏｍｔｒｅｅ，ＲＲＴ）及其相关改进算法作为带电作业机器人的路径规划方法。

首先通过分析ＲＲＴ算法的实现过程，提出根据红黑树数据结构加速节点搜寻的优化方案，并通过仿真实验证明该方法的高效性。

然后针对ＲＲＴ算法路径效果较差和ＲＲＴ算法耗时较长的问题，提出获取有效路径后再进行路径优化的方案。

最后本文通过模拟机器人作业环境，进行六自由度机器人路径规划仿真，证明该两种方案的有效性和高效性，并最终应用于实际带电作业。

关键词牶快速搜索随机树（ＲＲＴ）　路径规划　六自由度机器人ＤＯＩ牶１０．１６４１３／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１００７０８０ｘ．２０２２．ｚ２．００６Ａｂｓｔｒａｃｔ牶Ｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｌｉｖｅｗｏｒｋｉｎｇｒｏｂｏｔｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｒｏｂｏｔｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄｔｈｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｌａｎｎｉｎｇｎｅａｒｔｈｅｃａｂｌｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｒｏｂｌｅｍ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｒａｐｉｄｌｙ ｅｘｐｌｏｒｉｎｇｒａｎｄｏｍｔｒｅｅ（ＲＲＴ）ａｎｄｉｔｓｒｅｌａｔｅｄｉｍｐｒｏｖｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｒｅｕｓｅｄａｓｔｈｅｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｌｉｖｅｗｏｒｋｉｎｇｒｏｂｏｔ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆＲＲＴａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｔｏａｃｃｅｌｅｒａｔｅｎｏｄｅｓｅａｒｃｈａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｄｂｌａｃｋｔｒｅｅｄａｔａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｖｅｄｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｎ，ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｐｏｏｒｐａｔｈｅｆｆｅｃｔｏｆＲＲＴａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｌｏｎｇｔｉｍｅ ｃｏｎｓｕｍｉｎｇＲＲＴ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｓｃｈｅｍｅｏｆｐａｔｈｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｆｔｅｒｏｂｔａｉｎｉｎｇａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｐａｔｈ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｓｉｘｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍｒｏｂｏｔｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｒｏｂｏｔｗｏｒｋｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｔｗｏｓｃｈｅｍｅｓ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅａｃｔｕａｌｌｉｖｅｗｏｒｋｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ＲＲＴ（ｒａｐｉｄｌｙ ｅｘｐｌｏｒｉｎｇｒａｎｄｏｍｔｒｅｅ）　ｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇ　６ＤＯＦｒｏｂｏｔ１４２０２２ ４５机电一体化　作者简介：孙　超　１９９６年生，硕士研究生。

机器人技术在高危作业领域中的应用研究随着科技的不断进步，机器人技术逐渐渗透到各行各业，成为了大大提高工作效率和保障人类安全的利器。

尤其是在高危作业领域中，机器人技术更是展现出了其巨大的应用潜力。

首先，我们来看机器人技术在救援行业中的应用。

发生自然灾害或重大事故时，救援人员需要冒着生命危险进行搜救。

而最新的机器人技术，可以为救援工作者提供帮助。

比如，机器人可以从半毁的建筑物中搜寻被困人员，也可以在无法进入的地方进行监测和救援。

机器人不仅可以精确快捷的找到被困者，而且在这个过程中不需要考虑自身安全问题，保障了救援人员的安全。

其次，机器人技术在危险场所的巡逻和监测方面也得到了广泛的运用。

例如，在核电站、化工厂等高危领域，机器人可以代替人员进行监测和巡逻。

机器人可以承受辐射和高温等危险，更加适合在这种恶劣的环境中工作。

通过戴上摄像头和传感器，机器人可以对环境进行全方位的监测，随时提供均衡而广泛的数据，有助于监测场所安全的状况，为现场做出决策提供辅助。

此外，机器人技术还可以在危险任务中扮演重要的角色。

例如，对于火灾，机器人可以在云梯无法到达的地方进行灭火，侦测燃气泄漏并及时关闭用户端设备。

机器人会取代危险任务中的人员进行操作，保障了人类的生命安全。

总之，在高危作业领域中，机器人技术的应用可以大大提高工作效率和保障人类安全。

它们不容易受到天气、人员安全及物理尺寸等限制，尤其在对人类生命安全有特别重要的作用场合，如核电站、化工厂、建筑工地等方面，机器人技术具有不可替代的作用。

因此，尽管我国机器人技术尚需进一步发展完善，但优秀的机器人技术是可以让我们在高危作业领域中建立起更安全、高效的体系的。

10kV 配网带电作业机器人接引流线专用工具发布时间：2023-03-06T05:15:51.124Z 来源：《中国电业与能源》2022年20期作者：马仙武陈顺奎周继林[导读] 随着我国电力系统的不断发展马仙武陈顺奎周继林云南电网有限责任公司临沧供电局云南 677000摘要：随着我国电力系统的不断发展，用户对于用电的要求越来越高，配电网作为电力系统末端，必须保证其稳定可靠的运行。

为实现不停电检修10kV配电网线路，满足各种复杂情况下的带电作业需求，设计了一种可快速更换作业臂的带电作业机器人。

研究结果表明，在未添加绝缘段时，作业臂上的电压及泄漏电流会对作业人员安全造成威胁；添加1cm尼龙材料绝缘段后，作业臂上电压为0.4μV，泄漏电流为0.4μA，远小于带电作业的安全规定限值。

关键词：带电作业机器人；穿刺线夹；接引流线工具；自主作业引言随着我国经济水平的不断提高，用户对电能的需求日益增长，这对电网的稳定运行提出了更高的要求。

作为电力系统的最后环节，配电网直接将电能输送到各个用户处，起着不可或缺的作用，其安全稳定的运行，对电力系统至关重要。

传统的配电网检修、作业都是由人工操作，其工作时间长、效率低，并且高压线路产生的高强度磁场和电场会对作业人员的安全造成巨大的威胁。

为提高带电作业的效率和安全性，减少作业人员的潜在危险，自20世纪80年代开始，许多国家对带电作业机器人进行研究，如美国、日本、加拿大等国家。

近年来，国内也有许多学者对带电作业机器人进行了研究。

有学者对带电作业更换防振锤进行了分析，并针对人工更换线路防振锤工作效率低、强度大等缺点，研制了一种通用性较强的带电更换防振锤机器人，且其具有双作业末端、易于拓展。

有学者设计了一种基于BP 神经网络的四臂移动作业机器人，可通过远程操作实现引流板螺栓紧固作业，其采用双臂联动的控制算法，不仅在Matlab仿真软件中对其机械手臂进行了多方向的姿态跟踪分析，而且在实际高压线路中进行了试验。

责任编辑：蔡建刚邮箱：*****************6本报讯（通讯员石静张明昊）“作业环境安全，启动智能机器人自主带电作业。

”8月22日，在河北石家庄，国网河北超高压公司无人机作业班成员郝顺杰操作一架大疆T-50无人机，将输电线路智能机器人吊装放置在距地面30米的500千伏桂北Ⅱ线导线上。

机器人在导线上平稳行走，并移动至指定作业位置，仅用时30分钟，就自主完成了缺陷处理。

这是河北首次采用“无人机+机器人”的方式，在500千伏超高压输电线路上开展带电作业，进一步提高了带电作业效率。

“过去以人工带电作业方式处理这样的销钉缺陷，需要5名不同专业的人员进行协作，时间大约需要1小时20分钟左右。

而采用‘无人机+机器人’来操作，作业时间缩短60%以上，还减少了人工登塔作业的安全风险。

”参与机器人研发的国网河北超高压公司带电作业班班长刘洪吉说。

近年来，国网河北电力不断挖掘输配电线路带电作业潜力，提高带电作业技术水平，具备了0.4千伏至1000千伏全电压等级带电作业能力，有效提升了电网供电可靠性，保障了经济社会发展特别是迎峰度夏期间的电力需求。

“不同电压等级，不同塔型，我们采取不同的方式作业。

比如，中低压我们会采取绝缘杆法或绝缘手套法，利用绝缘斗臂车、绝缘脚手架等平台开展作业。

高压除了利用绝缘斗臂车外，还经常利用无人机+‘小飞人’（一种电动升降装置）开展工作。

针对特超高压线路，我们会在具备条件的情况下开展直升机带电作业。

”国网河北电力设备部副主任李春晓介绍,“特别是在配网线路上，我们通过能带不停、带电作业等多种方式，减少检修作业对供电的影响，努力实现电网检修‘零感知’。

”据了解，今年迎峰度夏期间，河北电网总计开展10千伏及以上带电作业7028次，多供电量1801.94万千瓦时，有力保障了迎峰度夏期间的电力可靠供应。

本报讯（通讯员纪冉）为进一步增强雷雨季节农户安全用电意识，普及安全用电小知识，辛集市供电公司组织共产党员服务队在各乡镇人口密集地点，向村民讲解安全用电知识，并发放安全用电宣传手册，重点介绍各种雨季安全用电常识。

智能化巡视机器人在电力设备巡检中的应用研究摘要：本研究探讨了智能化巡视机器人技术在电力设备巡检中的应用。

传统巡检方法效率低、风险高，而智能机器人具有自动化、高效率、数据分析和环境适应性等优势。

机器人在变压器、输电线路、发电机组和电力站设备的巡检中的成功应用，减少了意外停电、预测了潜在故障的问题，并降低了维修成本。

尽管面临复杂环境、数据安全、维护成本和技术升级等挑战，但机器人在电力设备巡检中的前景广阔。

本研究认为智能化巡视机器人为电力行业提供了高效、安全、创新的巡检解决方案，有望继续提升电力系统的可靠性和经济效益。

关键词：工业智能化；巡视机器人；巡检；电力系统；自动化1.引言随着电力工业的不断发展和扩展，电力设备的数量和复杂性也在不断增加。

电力被认为是现代社会的生命线，几乎每一个方面都依赖于它的稳定供应。

电力设备的可靠性和正常运行对社会的正常运转至关重要。

智能化巡视机器人的引入为这一问题提供了潜在的解决方案。

这种机器人不仅能够在各种环境中执行巡检任务，而且还具备实时数据采集和分析的能力。

它们可以在没有人类操作员的情况下执行任务，不受时间和环境限制，从而提高了巡检的效率。

此外，它们还可以执行高风险任务，减少了人员受伤或生命危险的风险。

这对于电力工业来说，是一项巨大的突破，可以提高安全性和可靠性。

本研究旨在深入探讨智能化巡视机器人技术在电力设备巡检中的应用，以解决传统巡检方法存在的问题。

2.智能化巡视机器人技术概述2.1传感器技术智能化巡视机器人依赖各种传感器来感知周围环境。

这些传感器包括但不限于温度传感器、湿度传感器、气体传感器和振动传感器。

温度传感器用于监测设备的温度，帮助识别潜在的过热问题。

湿度传感器可以检测潮湿或潮湿条件，这对于设备的绝缘和电子元件至关重要。

气体传感器可用于检测有害气体的泄漏，以确保工作人员的安全。

振动传感器有助于识别设备的异常振动，表明可能存在机械故障。

这些传感器通过实时监测和数据采集，使机器人能够快速检测到潜在问题，从而减少设备故障的风险。