关于高压线路巡线机器人的研究设计.docx

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关于高压线路巡线机器人的研究设计

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摘要：高压输电线路是电力系统的重要设施，然而，长期裸露的金属导线在外界环境下，避免不了持续的机械张力、电气闪络、材料老化的影响而产生断股、磨损、腐蚀等损伤，如不及时发现和消除，就会造成损伤扩大，造成巨大损失。为了保证输电线路安全、稳定地运行，需要对输电线路进行定期巡检。

关键词：高压线路；巡线机器人

1巡线机器人越障机械臂研究

巡线机器人行车移动机构先取移动模式为轮式移动。轮式爬行机构原理是电机驱动轮同管线相互的摩擦力来作为机器人行走的动力。轮式爬行机构的特点是行走速度快并且平稳，能够完成移动平台上线路探测仪器要求的任务。靠此优势巡检机器人普遍选用轮式爬行机构形式，另一类目前流行机构就是越障机构。由于机器人都是悬挂施工，而且在整个施工过程中要确保其姿态的稳定性，同时还要与导线和线塔技术部件之间保持足够的安全距离，因此这个设计难度是非常大的。

2巡检机器人总体设计

在众多工业领域中，机械结构是所有的基础，一个优质的机械结构不仅可以简化控制，还可以使机器稳定高效运行。为了保证机器人实现在高压输电线路上的灵活越障，对机器人的重心问题需要着重考虑，尤其是在行走和越障过程中。为了解决这些问题，应设计出合理的机械结构，针对巡检方面的要求，现提出对巡检机器人机械方面的设计要求。１）能在输电线上以一定的速度平稳运行，无冲击。２）具有一定的爬坡能力，在上下坡路段保证不打滑。３）能较灵活和稳定地跨越输电线上的各种障碍物和完成转弯任务，包括防震锤、悬垂线夹、跳线线夹、绝缘子和杆塔等。４）结构小巧紧凑，且应保证预留足够的检测仪器安装空间和越障时机构与其它物体的安全间距。５）具有刹车制动功能，当发生故障或遇到恶劣天气时，机器人能可靠自锁，以免从输电线上摔落。６）机构的自由度尽量精简，过多的自由度会导致控制困难，而且电动机数量的减少，可有效降低成本和重量。

3机器人远程控制技术

研究利用机器人搭载小型微波通信宽带连GPRS/CDMA/4G网络，实现远程计算机通信对接。研究基于多种通信方式（4G、专网）的组网方案，提高通信链路抗干扰能力，提升通信传输可靠性。具有多重在线保持和心跳保持判断网络的连通状态，具有独特的网络掉线通知下位机功能，保证在网络故障和网络自我快速修复过程，更具有多中心服务器备份功能。GPS定位信息随时精准传输到后台监控双服务平台，让无线远程控制更稳定、安全。

4机器人的定位功能

机器人智能技术在巡查工作中对整个线路进行定位时，它主要是依靠自身的云台装置进行定位，由于机器人智能技术的发展还不具有完善性和智能性，要机器人自身对线路进行定位在科学技术上还存在一定困难。而机器人在工作中所拥有的线路巡查定位功能，主要是通过程序人员在机器人设计时安装了编码器和传感器来获取定位信息分析，借此实现巡查定位的效果。

5机器人的越障功能

越障功能也是智能机器人的运动技能，在线路巡查工作中对越障技能设计，根据工作特点设计了机器人的杆塔越障和直线段。机器人在面临一些坡状的地形时，最容易出现滚动打滑的现象，这时机器人的程序设计中需要对自身所处的环境进行分析再选择不同的运行方式，面对这样的运动特点机器人需要对自身所处的环境进行精确判断，才能实现自身运动工程的可控性。机器人能在不同工作地形条件进行运动，这样才能保证整个巡查工作的顺利进行。

5机器人微波自组网

强电磁环境干扰会对通信可靠性造成影响，机器人搭载小型微波通信宽带连GPRS/CDMA/4G网络，实现远程计算机通信对接。研究基于多种通信方式（4G、专网）的组网方案，提高通信链路抗干扰能力和提升通信传输可靠性。具有多重在线保持和心跳保持判断网络的连通状态，具有独特的网络掉线通知下位机功能，保证在网络故障和网络自我快速修复过程，更具有多中心服务器备份功能。GPS定位信息随时精准传输到后台监控双服务平台。让无线远程控制更稳定、安全。针对输电线路长距离通信链路，项目拟采用微波宽带，直接接入4G移动通信网络。抗干扰通信技术电磁兼容性问题是无线传感技术在变电站应用的关键技术问题，其包含两个方面的含义，即设备或系统产生的电磁发射，不致影响其他设备或系统的功能，而本设备或系统的抗干扰能力，又足以使本设备或系统的功能不受其他干扰的影响，涉及的关键技术选型如下：（1）发射功率选择。微波射频设备发射功率选择原则为满足电磁兼容性要求，并在满足可靠通信条件下尽可能选用低发射功率。（2）频率选择。5.8GHz微波通信可以提供稳定可靠的通信，可广泛应用于各种电压等级的输电线路。

6机械臂驱动方式

（1）液压式。液压驱动机械臂其主要的组成部分就是液动机及伺