付朝燕1方承帅2徐菁3浦航瑞4
云南电网有限责任公司曲靖沾益供电局邮编：655331
摘要：电力作为工业发展和社会生活的主要组成部分，国家发展和人民生活离不开电力，这就对电力的发、输、变、配、用等多个环节的设备系统可靠性和稳定性、运维工作的准确性和有效性、设备监视的实时性提出了更高标准。文章以带电抢修机器人作为主要研究对象，通过对其系统构成进行说明，在结合其主从操作液压机械臂及其控制系统的基础上，进而对低压线路机器人工器具维护与作业机器人的专用作业工具展开了设计和分析。
关键词：电力机器人；电网；存在问题；展望
引言：2015年《中国制造2025》明确将机器人作为重点发展领域。2016年《机器人产业发展规划(2016一2020年)》着力推动机器人产业快速健康可持续发展，积极打造面向全球的机器人技术和产业生态体系。2017年惭一代人工智能发展规划》指出应研制智能工业机器人、智能服务机器人，实现大规模应用并进入国际市场。2018年我国电力机器人行业的第一个标准《电力机器人术语》编写工作已经启动，是电力机器人标准化发展的里程碑，对于电力行业发展和技术路线的规划起到了至关重要的推动作用。这一系列的政策和文件推动着电力机器人的快速发展。
机器人技术是一个相对较新的现代技术领域，跨越了传统工程学的边界，尤其是新领域工程，如应用工程，制造工程和知识工程，它的进步和发展在很大程度上改变了我们的生活。自1959年美国科学家恩格伯格制造出全球首台机器人Unimate以来，机器人被广泛用来完成对精确度、精确性、可重复性、量产性和质量有严格要求的任务。机器人在电力行业的全面应用对电力系统的安全稳定运行具有举足轻重的意义。
1电力机器人概述
为了适应高复杂环境、多操作场景的需要，电力机器人在电力系统中的应用是十分必要的，不仅能时刻保障电力系统设备处于稳定运行状态，又能开展高效的巡视、检修与维护，提高电力多环节的运维效率和运维水平。电力机器人的主要特点有以下几个方面:
电力机器人的巡视、检修的工作质量不受客观环境条件和人为主观因素影响，无论什么运维环境、什么气象地理条件下，机器人按照既定的巡视检查路线开展巡维工作，有针对性对设定的发电、输电、变电、配电等应用场景的设备进行巡视和检查，做到客观、全面评价，提高设备巡维水平，为设备安全稳定运行提供保障。
(2)电力机器人可以代替人工处理一些例如火电蒸汽管道泄露检查、核电反应堆检查、高压输电线检查等一些高危作业场景的工作，同时如变电站巡视检查、线路巡视、设备台账管理等需要消耗大量人力、物资的工作，利用机器人不仅避免危险和大量重复性劳动，而且可以保质保量完成，不会出现由于人员的疏忽造成巡视不到位等问题。
(3)电力机器人将图像识别、声音识别、红外测温、可见光检查、激光测振等多功能集成于一体，可以将巡检和检查情况记录并上传至管理系统，同时可以对测试情况进行判断，提高了巡视质量和巡视效果，解决了人工巡视、检查的效果受运维人员技术水平影响的，造成对设备缺陷误判、错判等问题。
2低压线路机器人工器具维护与作业机器人专用作业工具
2.1自动剥皮工具
考虑到现有低压线路架空导线长期裸露在外，受外部环境影响严重，外层绝缘层难以剥除，从而增加线路抢修的难度，而以人工操作为主的线路抢修不仅绝缘防护较差，而且效率较低，安全性较差。因此，所设计的低压线路线路带电抢修机器人的自动剥皮器需要具备结构简单、安全性高和作业效率高等相关特点。设计由直流减速电机、连杆、曲柄、摇杆以及棘爪、棘轮和刀头等构成的作业机器人自动剥皮工具，在实验室搭设加工导线，并现场模拟自动剥皮功能，此类机器人自动剥皮工具不仅能够为机械手的夹持操作提供便利，而且其压线也极为牢固，有利于其自动剥皮功能的实现嘲。
2.2自动电动扳手
对电动扳手进行分析可知，其在低压线路配电线路带电抢修过程中具有紧固螺母和夹紧线夹的作用，其主要分为安全离合器式与冲击式两种类型，其中，安全离合器式电动扳手以一种手臂达到力矩时便脱扣的安全离合机的结构完成对螺纹件的装拆，而冲击式电动扳手则与冲击力力矩完成螺纹件的装卸。将自动电动扳手引入带电作业的机器人中不仅有利于加持操纵，而且经改造后，其还可以用于扭转M8-M14的标准螺栓，并实现遥控控制。在工作头方面，选用柔性导向扳套，其开口形状同固定螺栓头尼龙导向柱相匹配，从而在紧固螺栓的过程中，便于其工作头与竖直方向的六角螺栓头相对准，提高操作精度。
2.3自动破螺母与电动断线钳
对于低压线路高压线路中已生锈或是无法拆卸的螺母，应以电动破螺母为主要工具进行操作，其主要由电动机、传功机构以及工作头、电源开关和外壳、手柄、电池等相关部件构成。电动破螺母将高能量电池作为其主要动力来源，不仅重量较轻，而且对于输配电杆塔的高空作业也具有较强的适应性。通常，自动破螺母工具设计较为紧凑，且使用较为便利能够对破螺母的大小予以调节，从而以360。可旋转工作头支持机器人不同破螺母作业角度的运转。在电动断线钳方面，其主要由电动机、传功机构以及工作头、电源开关和外壳、手柄等部分构成，电动断线钳的使用应以夹持操纵的便利性为主，并在断线钳工具中设计专门的机械手夹持机构，并将控制盒置于电动断线钳传统部分的尾部，从而实现断线钳的远程遥控。
2.4绝缘防护
绝缘防护是确保机器人能否正常作业的基础和前提。多数情况下，应采用多级绝缘防护系统确保机器人和操作人员的安全，其中，一级防护下，平台由缠有环氧玻璃布的绝缘钢结构支架进行焊接而成，并在底部粘有绝缘环氧玻璃板，并将绝缘套予以外包，避免相间短路情况发生。二级防护下，机器人的带电作业依赖绝缘斗臂车为操作人员提供对绝缘防护，确保操作人员安全；三级防护下，位于绝缘斗中的操作人员对机械臂进行远程操控，使其夹持专业工具进行高压线路作业，确保操作人员的人身安全。在带电抢修机器人作业方面，2013年在黑龙江电力公司低压线路配电线路中进行多次上线运行与下线测试，在现场的多次调试与系统优化后，作业机器人各项功能均得到了良好改善，黑龙江电力公司带电作业班多次应用带电机器人对省内低压线路高压电线路进行抢修作业，较好地完成了剥皮、加盖遮蔽罩以及接线和断线等工作。
结束语
文章通过对带电抢修机器人系统构成进行阐述，并对带电抢修作业机器人液压机械臂构成及其控制系统原理予以说明，分别从自动剥皮、自动电动扳手、自动破螺母与电动断线钳和绝缘防护等方面对低压线路机器人工器具维护与作业机器人专用作业工具做出了系统探究。研究结果表明，低压线路机器人工器具维护与作业机器人能够较好地实现对低压线路线路的各类优化作业，具有良好的使用和推广价值。
参考文献
[1]胡毅,刘凯,彭勇,等.带电作业关键技术研究进展与趋势[J].高电压技术,2014,(7).1921-1931.
[2]赵玉良,王兴光,戚晖,等.高压带电作业机器人绝缘系统的研究[J].微型机与应用,2012,(19).92-94.
[3]侯成,仇炜.输电线路带电作业的发展与概况[J].科技创新导报,2012,(4).86-87.
[4]胡毅.输配电线路带电作业技术的研究与发展[J].高电压技术,2006,(11).1-10.