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通信与信息技术 2025年第1期 10-15页

作者：李占军王媛媛张琪常文焕国网河南省电力公司许昌供电公司河南许昌461000

沿输电线路行驶的自动机器执行检查或维修工作已经进行了许多理论和实验研究,巡检机器人的应用可以提高效率,降低劳动力成本,降低维修人员受伤的风险等。通过介绍国内外输电线路巡检机器人的现状,讨论巡检机器人的机械结构、运动规划和... 详细信息

沿输电线路行驶的自动机器执行检查或维修工作已经进行了许多理论和实验研究,巡检机器人的应用可以提高效率,降低劳动力成本,降低维修人员受伤的风险等。通过介绍国内外输电线路巡检机器人的现状,讨论巡检机器人的机械结构、运动规划和越障方式等关键技术,总结电池容量有限、自主导航稳定性差等问题,对巡检机器人在输电线路中的应用前景进行展望。

关键词：输电线路巡检机器人巡检方式越障方式

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基于有限状态机的输电线路巡检机器人自主越障运动控制方法

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机床与液压 2022年第5期50卷 21-27页

作者：王吉岱梁茂轩孙爱芹王云霞侯建国张斌山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590 国电南瑞科技股份有限公司江苏南京211106 南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司江苏南京211106

针对输电线路巡检机器人自主越障运动控制复杂、越障效率低等问题,以一款五臂式巡检机器人为例,通过规划与分析机器人越障动作序列,基于有限状态机理论,提出一种机器人自主越障运动控制方法。通过建立以传感器检测信息为迁移条件的越障... 详细信息

针对输电线路巡检机器人自主越障运动控制复杂、越障效率低等问题,以一款五臂式巡检机器人为例,通过规划与分析机器人越障动作序列,基于有限状态机理论,提出一种机器人自主越障运动控制方法。通过建立以传感器检测信息为迁移条件的越障运动控制模型,对机器人自主越障运动进行控制;将机器人置于线路环境进行巡检实验。结果表明:该机器人能自主识别并稳定、高效地跨越线路障碍,完成巡检任务,验证了机器人系统的合理性及自主越障运动控制方法的可行性。

关键词：输电线路巡检机器人自主越障有限状态机

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双轮夹输电线路巡检机器人的系统研发、分析和实验验证

双轮夹输电线路巡检机器人的系统研发、分析和实验验证

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作者：付强广东工业大学

学位级别：硕士

输电线路巡检机器人可以代替或辅助工人对输电线路进行巡检,可降低工人巡检作业的危险系数,减轻工人的劳动强度,提高巡检的效率和质量,具有广阔的应用前景。目前国内外的输电线路巡检机器人普遍存在结构复杂、质量大、安全性差和控制困... 详细信息

输电线路巡检机器人可以代替或辅助工人对输电线路进行巡检,可降低工人巡检作业的危险系数,减轻工人的劳动强度,提高巡检的效率和质量,具有广阔的应用前景。目前国内外的输电线路巡检机器人普遍存在结构复杂、质量大、安全性差和控制困难等问题,缺乏跨越线缆的能力,因而机器人的巡检范围限制在一根线缆。此外,机器人不借助额外设备上下线也缺乏行之有效的方案。本论文设计了一种新型的双轮夹输电线路巡检机器人,并研究了其巡线越障、攀爬上线以及线间过渡等问题,主要工作内容如下:首先,创新设计了一款双轮夹输电线路巡检机器人Climbot-L,其由五个关节模块和两个轮夹模块组成,在线缆上有滚动和夹持两种模式。滚动模式可实现快速移动,在夹持模式下具备多种越障步态,并拥有攀爬上下线和线间过渡的能力。通过调研输电线路的环境,结合机器人在输电线路上的工作内容,基于仿生学思想和模块化设计方法,从机构、传感、控制、软件以及构型几个方面完成了机器人系统的设计,并制作了机器人样机。其次,分析了双轮夹输电线路巡检机器人线上受力情况,并研究了其三种高效灵活的越障步态和越障运动空间,进而对比了三种步态的运动特征。分析了滚动模式和夹持模式工作的条件和切换的原理。建立滚动模式下行进的力学模型,分析了机器人爬升斜缆的最大角度;建立夹持模式下越障的力学模型,验证了机器人抓夹线缆的可靠性。分析对比三种越障步态的优劣,总结各步态的适用场景。接着,提出了双轮夹输电线路巡检机器人上下线的新方案,分析了机器人在铅直面和跨铅直面的运动学和运动空间,赋予了机器人线间过渡、双线同步巡检和多视角巡检的能力。结合三种步态的特征,提出机器人沿铅直线缆攀爬上下线的新方案,分析机器人在跨越平行线缆和转角塔时的滑转现象。构建了机器人在基座不滑转和滑转时的运动学模型和工作空间,分析线间过渡时的可夹点,从而验证机器人线间过渡的可行性,规划了线间过渡的步态。展示了机器人双线同步巡检和多视角检测的功能。最后,搭建了输电线路模拟实验环境,并开展了可靠抓夹、线上行进、跨越线路上金具（间隔棒、防振锤和悬垂线夹）、相邻平行线缆测距、过渡相邻平行线缆、跨越转角塔、攀爬上线、双线缆同步巡检和多视角检测等样机实验,全面地验证了所提出的双轮夹输电线路巡检机器人的可靠性和机动性。本文研制了一款集攀爬和巡检功能为一体的输电线路巡检机器人,为巡检机器人线上巡检、越障、上下线以及线间过渡提供了新颖的思路。该巡检机器人有望应用于输电线路的全面巡检工作。

关键词：输电线路巡检机器人轮夹模块越障步态攀爬上线线间过渡

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基于PLC的输电线路巡检机器人越障自动化控制研究

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电工技术 2024年第20期 14-16页

作者：何琛王昭华西安航天化学动力有限公司陕西西安710025

针对传统方法在输电线路巡检机器人越障自动化控制中应用存在质心高度较高、稳定性系数较低的问题,提出基于PLC的输电线路巡检机器人越障自动化控制研究。结合超声波传感器和摄像头采集的机器人路况信息,识别障碍,通过建立巡检机器人越... 详细信息

针对传统方法在输电线路巡检机器人越障自动化控制中应用存在质心高度较高、稳定性系数较低的问题,提出基于PLC的输电线路巡检机器人越障自动化控制研究。结合超声波传感器和摄像头采集的机器人路况信息,识别障碍,通过建立巡检机器人越障动力学模型,描述机器人运动状态,利用PLC对机器人越障姿态进行控制,实现基于PLC的输电线路巡检机器人越障自动化控制。实验结果表明,设计方法应用下机器人质心高度不超过5 mm,稳定性系数在0.85以上,可以实现对巡检机器人越障精准控制。

关键词： PLC 输电线路巡检机器人越障自动化控制动力学模型

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架空碳纤维导线探伤巡检机器人设计与实现

架空碳纤维导线探伤巡检机器人设计与实现

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作者：高源东南大学

学位级别：硕士

碳纤维复合芯导线是一种应用广泛的新型导线,具有较好的抗拉强度与较差的抗剪强度,易在非规范施工过程中被卡线器等牵引装备损伤,形成用电安全隐患。近年来,因内部芯棒受损导致的断线事故时有发生,严重威胁电网运行安全。现有的巡检探... 详细信息

碳纤维复合芯导线是一种应用广泛的新型导线,具有较好的抗拉强度与较差的抗剪强度,易在非规范施工过程中被卡线器等牵引装备损伤,形成用电安全隐患。近年来,因内部芯棒受损导致的断线事故时有发生,严重威胁电网运行安全。现有的巡检探伤技术受限于无损探伤设备的重量体积、对碳纤维导线适用性等因素,均无法对已在网运行的碳纤维导线内部碳纤维芯的损伤进行有效检测。因此,设计一种新型碳纤维导线探伤巡检机器人具有重大和迫切的工程应用需求。本文针对架空碳纤维复合芯导线内部探伤检测难题,提出了一种基于数字射线成像的新型碳纤维导线探伤巡检机器人设计方法。采用单线包裹式机构,搭载便携式X射线无损探伤系统,具有自主探伤功能。机器人能够在线路端部30m内的工作空间内,自动进行无损探伤以排除因施工造成的导线断裂隐患,并能对疑似缺陷位置进行定位,用于后期导线加固维护。机器人具有包裹式侧边安装的本体结构;基于X射线数字成像的无损探伤系统按射线源—被测对象—成像板的顺序布置,射线出射方向向上;线上运动系统能够使机器人在工作空间内具有良好的爬坡越障能力,对缺陷疑似区域覆盖无死角,并使用ANSYS有限元分析工具以及ADAMS动力学仿真分析工具进行仿真分析优化;动态减振控制系统由基于重锤的稳定控制机构和基于对数的稳定控制方法构成,使机器人具有较好的抗扰稳定性,能够提升机器人探伤成像质量。碳纤维导线探伤巡检机器人的控制系统采用冗余备份的硬件设计,通过对控制器、供电系统、通讯系统进行功能上的冗余备份,提高控制系统的可靠性;控制系统软件部分通过射线图像采集预处理、成像清晰度评价筛选以及并行多线程的任务调度程序,提升探伤控制系统的自动化程度与效率;通过地面用户终端的人机交互界面与基于振动反馈的人机接口,提高机器人系统的人机交互能力。为验证碳纤维导线探伤巡检机器人的实际运行效果,在完成机器人样机研制和系统集成后,对其进行实验验证研究。在模拟实验场地完成机器人行走、越障、爬坡等机器人动力性能与动态减振系统稳定效果、探伤效果、定位精度、控制系统效率和稳定性等测控性能的测试。机器人在无障碍时最大爬坡角度为35°,在有障碍时最大爬坡角度约为25°;搭载稳定控制系统的机器人在受到模拟扰动作用后能平均提升12.4%的回复速度,平均降低15.6%的振动幅度;机器人定位系统在间歇启停的工况下,定位精度会受上下坡过程中打滑造成的随机误差影响,在小坡度、中坡度、大坡度环境下平均相对定位精度分别为:0.4%、0.2%、0.6%。在实际线上实验中,机器人各部分系统均正常运作,机器人探伤单帧平均耗时5.9s,比优化前的单线程调度方式耗时减少38.5%,探伤图像合格率为99.8%。实验结果表明,本文的碳纤维导线探伤巡检机器人能够满足工程实际运用需求,解决了架空碳纤维复合芯导线内部损伤检测难题。

关键词：输电线路巡检机器人数字射线成像架空碳纤维复合芯导线稳定控制

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