李鹏飞
国网蒙东检修公司鄂尔多斯市输电工区 内蒙古自治区 呼和浩特市 010020
摘要：我国的科技领域正在高速的发展中，各个领域都有了前所未有的突破性进展，为实现大跨度输电架空线路对巡检机器人结构、爬坡性能以及续航能力和越障性能等方面的要求，越来越多的仿生机器人应运而生。根据生物不同的爬行方式，模仿其运动姿态特点以及生物学原理，研制出各种各样的仿生机器人。
关键词：高压输电线路；智能巡线；机器人
引言
随着时代的发展，电力的应用已经普及到了生活的方方面面，机器人巡检可以实现对重点路断、人工难以攀爬线路进行远程监视。而这些目标的实现均离不开具有自主学习、智能远程控制、能够处理多种任务的智能巡线机器人，通过采用先进的巡检方式工具和设备、可以极大地提高巡检效率，缩短线路故障处理时间，快速恢复用电，消除潜在的隐患，从而保证电力系统的安全运行。
1概述
1.1工作原理
首先后台控制中心发布巡检任务，设置机器人的工作模式之后，机器人开始巡检任务，若线路一切正常，则在完成任务之后返回最近巢穴等待下一次指令;由于机器人可以将所有的采集数据反馈至大数据进行备份，数据库会对这些信息进行处理、分析，并将结果反馈给机器人，完成机器人的自主学习过程，因此机器人能够自行处理一些简单故障。那么在遇到线路故障较为简单时，则机器人自行处理解决故障;若线路出现了严重故障，机器人无法自行处理，则将故障点的定位发送至后台监控中心，工作人员实时查看线路状况，并指派人员维修。在所有线路的检修后，机器人自动将所有的检修信息进行上传，在任务完成后，自动返回最近的巢穴。
1.2巡线机器人的智能特点
物联网下的高效远程控制：巡检机器人将获取的信息通过移动数据网络上传后台大数据中心进行备份处理，后方总控中心可以实时监控机器人的实时情况并对机器人进行控制，通过互联网，维修人员也可以在获得许可的PC端和安装app的移动端实时获取数据以及实时控制。这样维修人员就可以在不攀爬塔线的情况下实时了解故障情况。灵活多变的任务模块：在机器人的上部设有可拓展的任务模块，可以根据任务需要有选择的更换金具维修模块、除冰模块、额外探测模块以及额外电源模块。从而适应不同的任务环境，做到实时维修，使检测更加细致，机器人的运行稳定性更高。智慧电源系统：机器人配置了带有智慧电池管理系统的双供电系统，在带电线路运行时采用动线供电，并且向锂电池充电，充电完成后停止充电；当运行到因故障停电线路时，则由锂电池供电，从而实现机器人能够在不同的任务环境下正常运行。智慧电池管理系统可以根据当前的运行环境智能调整供电方案以延长电池寿命，从而提高机器人全寿周期的性价比。智能自学习系统：巡线机器人可以做到将采集的数据实时传回大数据中心进行备份，大数据中心会对采集的数据以及机器人的控制策略进行分析，并进行优化，最后将优化更新后的程序通过通信系统在机器人不返回总控中心的情况下，分发到各机器人，从而实现系统升级，实现机器人的自学习过程。
2高压输电线路的智能巡线机器人功能
2.1巡线设备行走功能设计
巡线机器人可根据不同的作业环境选择步进式蠕动爬行和轮式移动两种方式进行运动，设备通过柔性臂前端的动力轮给设备提供运动的动力，同时由设备的掌合机构给巡线设备提供运动支撑和制动作用。
当设备工作在平缓线段时巡线设备使用轮式移动的方式运动，这种运动方式更加省电、更加容易控制，同时设备可以保证速度最大化；当设备工作在斜坡环境下时，线缆比较细滑摩擦阻力较小，同时巡线设备本身具有一定的自重，此时采用步进式蠕动爬行的方式运动，该种运动方式便于设备在有坡度的环境下运动，因为步进式蠕动爬行方式在运动时3个柔性臂交替运动，在一个柔性臂运动时其他臂提供阻力和附加动力，防止巡线设备在坡道打滑，同时提供附加动力或牵引力。
2.2直线塔越障完整动作规划
当机器人行驶到需要跨越的障碍悬垂线夹时，机器人刹车制动，开始实施越障动作，分别实现前后的障碍跨越。首先，前臂锁紧电机松开导线，偏转电机使前轮偏转出导线垂直面，后臂驱动轮向前行走一段距离，使得后臂尽可能靠近悬垂线夹。接着，后臂弯曲电机与前臂弯曲电机同时调整弯曲角度，后臂伸缩电机与前臂伸缩电机调整前后臂长度，使得前后臂距离大于悬垂线夹长度。此时，前臂偏转电机使前轮偏转回导线垂直面，前臂锁紧电机锁紧导线，为后臂越障做好准备。然后，后臂锁紧电机松开导线，后臂偏转电机使后轮偏转出导线垂直面，前臂驱动轮向前行走一段距离，使得后轮驶过悬垂线夹。最后，后臂偏转电机使后轮偏转回导线垂直面，后臂锁紧电机锁紧导线，各关节电机恢复初始状态。至此，完成直线塔全部越障过程。
2.3耐张塔越障完整动作规划
当机器人行驶到需要跨越的障碍耐张线夹时，机器人刹车制动，开始实施越障动作，分别实现前后的障碍跨越。首先，前臂锁紧电机松开导线，偏转电机使前轮偏转出导线垂直面，后臂驱动轮向前行走一段距离，使得前臂能弯曲至引流线处。此时，前臂偏转电机使前轮偏转回导线垂直面，前臂锁紧电机锁紧导线，为后臂越障做好准备。然后，后臂锁紧电机松开导线，后臂偏转电机使后轮偏转出导线垂直面，前臂驱动轮向前行走一段距离，使得后臂能通过后轮升降机构，使得后轮升降至引流线处。最后，后臂偏转电机使后轮偏转回导线垂直面，后臂锁紧电机锁紧导线，至此，完成全部耐张塔越障过程。
2.4电磁防护系统
机器人在结构设计上采用带有电磁屏蔽功能的金属件封装；内部数据传输线采用屏蔽双绞线设计；传感器信号输入端采用瞬变二极管进行保护；采用等电位作业，通过地线接触轮与地线进行接触，将机器人在电磁环境中感应产生的电气干扰传输至地线上，通过电磁滤波降低辐射对通信系统的干扰。
3仿生巡检机器人的发展趋势
（1）多传感器融合输电线巡检机器人随着自主巡检机器人技术的逐渐完善以及多任务多组合以及复杂的输电线路现状，一个巡检机器人必定会集成多种传感器，多种信息需要融合，通过传感器进行巡检机器人行走越障的导航与定位以及对故障的及时维护和精确诊断，真正实现巡检机器人代替电力人员对输电线路的巡检与维护工作。（2）组合多作业模式巡检机器人完成一个多任务的巡检必定体积大而且配重多，在电网中实际使用中是不可能的实现的。又由于巡线任务的复杂性，可以将目前的几种作业方式分别完成再进行合理的系统组合，构建一种巡检平台，实现平台的信息共享与全方位检测信息融合。（3）物联网技术随着智能电网系统与电力系统基础建设快速发展，保障电网的持续供电与安全是其中重要的一环，巡检机器人作为电力检修的重要部分。巡检机器人应与智能电网信息网络构成信息交流平台，实时传输故障数据信息，快速完成输电线的及时准确的维护工作。
结语
本文对巡检机器人系统的进行了研究。能够实现对输电线路的巡视检查，做到简单故障自行处理，复杂故障进行定位标记，能够将所有信息进行传输，并完成自主学习。这对于提高巡检效率、准确度和电网智能化水平有着重要意义。
参考文献
［1］黄山，吴振升，任志刚，刘弘景，桂媛.电力智能巡检机器人研究综述［J/OL］．电测与仪表:1－12［2019-11-01］．
［2］张峰，郭锐，卢士彬，李振宇，杨波，孙晓斌.高压输电线路巡检机器人障碍物识别与定位［J］．中国电力，2019，52(04):111-118.
［3］朱岩，周柱昌，高峰.关于高压线路巡线机器人的研究设计［J］．装备制造技术，2019(01):100-103.