摘 要：电力线巡检控制最早在直升机交通控制领域实现自动化，但近年来在飞行机器人和爬行机器人领域得到了迅速发展。不同类型的巡检机器人在设计要求、检测质量、自主性和通用性方面各有优缺点，在应用领域中互为补充。文章描述了几类自主电力线巡检机器人的应用,旨在展示其领域的重要发展成果。基于自主电力线巡检机器人存在的问题,并结合机器人的发展前景,做出论述。
关键词：电力线巡检；自主巡检机器人；技术研究
前 言：经济有效地对电力系统进行维护和控制，以保证电力用户供电的质量和可靠性，已成为电力行业的重要任务。架空输电线路是现代社会的基石，必须保护其不受破坏。架空接触线位于野外环境中，常年的风雨经常导致接触线分散。金工具脱落，影响正常电力传输。因此，有必要定期检查输电线路，检查其状况和故障。使用自动化巡检机器人已成为高压输电线路安全运行的必要条件，探索一种可靠的线路故障检测技术和安全通道巡行技术，对于带电作业来说是极其重要的技术和实践。
1巡线机器人的工作原理
1.1巡线作业要求
线控机器人主要由机器人主体、控制箱、轮子、传感器、限速开关、直流电机等组成。它还必须携带光学相机、通信设备和其他设备。线控机器人作为线控的载体，应具备以下功能:对电磁干扰具有较强的免疫力，能够在电磁干扰较大的环境中正常使用;直线行走时，机器人应沿无障碍物的直线行走，通过或避开直线上的各种障碍物，如冲击锤、压缩手柄、悬索夹等。在可变行程的情况下，机器人每次通过电压塔时，路径必须从相线转移到疏线，从疏线转移到相线。具备故障报警和诊断功能，并在发生故障时采取可靠的自我安全措施，防止机器人摔倒。
1.2 巡线机器人的越障过程
电力线巡检机器人是高压架空输电线路的自动监控装置。它由三条手臂和一个身体组成。前臂和后肢是对称的。每个臂由四个电机组成:驱动电机、启闭电机和纵向提升电机。中心臂是一个由三个电机组成的螺旋提升装置:启动电机、开启电机、关闭电机和提升电机。电池配有控制箱和其他控制设备。其中，通过控制电机运行速度来控制控制线的速度，通过打开和关闭电机来控制机器人手臂的夹紧和离线运动。机器人手臂的位置由升降电机控制，确保机器人越过障碍物。机器人单体巡逻的正常运行时问你三个武器作为一个灵活的手臂重力的影响下,适合作为高压线,三个手臂协调障碍清除障碍,机器人的基本态度有两种类型:一种本体和另一只手臂挂线熄灭了;另一种类型是双臂悬在直线上，中间的身体离线运动。所有的障碍跳跃都可以通过这两个基本的位置来完成。
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2 巡检机器人发展
电力巡检机器人有很多种巡检方式，包括自动直升机辅助巡检、无人机巡检、爬行巡检机器人等。我部门主要使用非无人机式巡检机器人；如阀厅用机器人、轨道机器人以及相似的爬行机器人等。电力线路检查就是一个巡检机器人沿电线爬行,可以跨越各种障碍；或者是在可依托设备上运行，进行巡检工作。这类巡检方式的主要优点是可以实现近距离内对所有线段的高精度检测,且检测不受天气和空域控制的影响,检测成本低。近检测和低振动水平大大提高了图像采集的质量。机器人悬吊在导线或轨道上,沿传输线穿越障碍物,因此需要更复杂的机器人机构。机器人的主要功能包括沿导线的自主移动、自动目视检查和至少半自主穿越障碍物。
2.1 研究
武汉大学的吴功平教授团队提出了由2个小臂操作手机构、1个公共的变长大臂机构、2个小臂与变长大臂间各分别有1个绕铅垂轴和水平轴旋转的关节组成的双臂协调移动的机器人机构模型。实现了机器人在一根相线全程线路上的自主行驶运动(滚动、爬行和跨越／避让障碍物)。我司通过多次试验和投放使用，成功研发出优良的自主电力巡检机器人。如图所示。
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2.2 控制系统
机器人控制系统的主要目标是在机器人越障时提供导航。根据有关障碍物的传感数据，控制系统应能引导机器人跨越障碍。另一个重要问题是消除机器人振动。在风和其它扰动的影响下，电力线和爬行机器人都必然发生振动。振动引起图像及机器人手臂的运动模糊，这些都会减小导线定位精度。
2.3 机器人传感器
爬行机器人中使用的传感器主要用于机器人控制、电线检测和重要参数(电源电压、机器人内部温度等)的控制。传感器最重要的问题之一是障碍物检测和位置估计，这通常是由距离传感器完成的。虽然这种方法很容易实现，但它通常没有提供足够的信息来克服障碍。为了独立地克服障碍，有必要了解障碍的类型。
2.4 供电
电线有望为机器人的运行提供动力。有人提出把磁芯绕在导线上，从力线上的磁场中提取能量。电力线上的电流越大，在二次线圈中传递的电能就越多。
3 关键技术
3.1 主控板设计
在目前的arm开发过程中，开发人员通常使用现成的arm基板进行二次开发和功能扩展。虽然工作量减少了，但与物质资源的不合理利用和职能的不当扩大有关的问题仍然存在。因此这个方案下使用三星系列的ARM9处理器作为中央处理单元,旨在符合性能特征,提高易用性。
3.2 运动控制
如果机器人要在传输线上行走，运动控制系统是必不可少的。其总体结构如下:运动控制面板接收主控制面板的控制信号，产生驱动电机步进所需的脉冲和转向输出，实现电气隔离设计。步进电机的优点是易于控制和定位精度。虽然有一个小的扭矩问题，但它可以通过在输出轴上添加一个减速器来放大。
3.3 数据采集
该数据采集系统不仅为巡逻机器人的感知提供了必要的信息，而且是实地行动的一项基本要求，并为基站的监测提供了必要的实地数据。数据采集系统的总体结构如下:传感器主要配备红外温度限制器。电缆的温度由红外温度传感器控制。行程结束开关是一种传感器，用于检测关节运动的位置，辅助控制系统用于机器人的定位、移动、障碍物的清除等。
3.4 无线通讯
选择两个行业级的无线数据传输模块DTD465C作为无线通信系统。在机器人巡逻平台上，主控制面板通过UART0连接到DTD465C。在监控基站，PC通过COM端口连接到DTD465C，保障稳定、快速、可靠和廉价的数据传输。
3.5 控制系统软件设计
控制系统原理:控制基站的手动遥控与机器人的局部自主性相结合，使机器人能够检测电力线。基站工作人员观察机器人在地面上传输的图像信息，遥控机器人爬过障碍物，采集相关数据。
4 应用前景
（1）降低变电站运维人员投入成本。集控运维模式下，变电站智能巡检机器人可代替人工完成变电站巡检、测温等工作，避免变电运维人员每天坐车前往远途无人变电站，从而减轻了人员的工作强度，减少供电系统的人员投入，降低人力资源成本。（2）提高变电运维班的快速反应能力，有效控制设备受损率。巡检机器人可通过遥控装置迅速到达变电运维人员无法即时到达的现场，定点监控设备状态，为事故处理提供图像参考信息，提高运维班快速反应能力，有效保障设备安全可靠运行。（3）降低安全生产管理风险。自主巡检机器人还可减少因人员疏忽、漏检等带来的设备损失，降低了由于生产运维人员的整体素质的差异导致的安全生产运行风险，提高安全生产工作效率和质量。（4）全面提升变电站的整体管理水平。将机器人先进的智能技术、检测方法和手段运用于变电站设备管理中，用新技术武装变电运维人员，使人员能够充分发挥其专业技能，在安全生产领域高效地开展生产工作，从而有助于提升变电站的整体管理水平。
结束语
不同类型的检测机器人各有优缺点。在未来，我们可能会看到具有多种功能的自主电力线巡检机器人。
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