電網(wǎng)巡線機器人技術(shù)專利分析

陳 驍

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心

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電網(wǎng)巡線機器人技術(shù)專利分析

陳 驍

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心

摘 要：隨著國家電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的迅速發(fā)展，如何提高作業(yè)巡檢的質(zhì)量，具有重要的意義。巡線機器人逐漸成為巡線技術(shù)研究的熱點，針對線路巡檢機器人技術(shù)的發(fā)展過程、技術(shù)特點、國內(nèi)外專利申請分布情況、主要專利申請人、涉及的關(guān)鍵技術(shù)等方面進行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：機器人；巡線；專利分析

1研究背景

目前，對輸電線路進行巡檢的方法主要有采用肉眼觀測，這種方法勞動強度大，效率和準確性較低。移動機器人技術(shù)的發(fā)展，為電網(wǎng)電力線路巡檢提供了新的作業(yè)方法。巡線機器人能夠通過遠程控制其機械本體沿著電纜線在線行走，并能跨越線路上的障礙，利用傳感儀器對線路近距離檢測，可以進一步提高巡線的工作效率和巡檢精度。機器人在輸電線路上巡檢與作業(yè)的應(yīng)用，大大改進了傳統(tǒng)方式，降低了各種安全隱患，提高作業(yè)質(zhì)量和技術(shù)水平，保障線路安全運行。

2技術(shù)發(fā)展路線

巡線機器人的研究始于20世紀80年代，日本﹑加拿大﹑美國等發(fā)達國家先后開展了電力線路巡線機器人的研究工作，其技術(shù)發(fā)展大致分為兩個階段，起步期：1987-1994，發(fā)展期：1995-2014年。高壓輸電線路巡檢機器人主要有輕量化﹑越障高效化等發(fā)展路線。（1）輕量化。機器人的機械機構(gòu)很大程度上決定了機器人重量，其結(jié)構(gòu)簡單輕巧化顯得尤為重要，已受到研究人員的重視。（2）高效越障。對于高壓輸電線路巡檢機器人而言，研究優(yōu)化機構(gòu)的選擇最簡單有效的機構(gòu)，實現(xiàn)其靈活越障。由于輸電線路的復(fù)雜性，要求巡檢機器人有不同的功能， 機器人的多關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)使控制系統(tǒng)更加復(fù)雜。所以，有些發(fā)明人將巡檢機器人單功能化，以便使機器人的機構(gòu)簡單化和任務(wù)單一化，保證其控制系統(tǒng)的可靠性。

3專利情況分析

3.1申請量分析

圖1. 國內(nèi)外巡線機器人專利申請量年度趨勢圖

從圖1可以看出，由于中國申請人在該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新進入活躍期，因此，2008年后世界專利量有了大幅提升。巡線機器人正在得到越來越多中國研發(fā)機構(gòu)的關(guān)注與重視，各單位和企業(yè)也在不斷加大對電網(wǎng)巡線機器人的研發(fā)力量。

圖2. 世界申請與中國申請量比例分布圖

進一步分析，自從2005年以來，我國關(guān)于電網(wǎng)巡線機器人專利申請量持續(xù)增長，占世界申請量的比重不斷提高，這也反映出近年來國內(nèi)線路巡檢機器人相關(guān)的研究正在逐漸升溫。在我國，線路巡檢機器人技術(shù)研究從 2003 年開始，2008 年后進入快速發(fā)展期。通過查閱當時我國電網(wǎng)建設(shè)背景了解到，這與國家“十五”國家高新技術(shù)發(fā)展計劃對輸變電行業(yè)的支持密切相關(guān)。從電力基本建設(shè)來看，“十五”期間也是我國電力工業(yè)發(fā)展最快的時期。國家電網(wǎng)的大力興建，對長距離輸配電的線路檢測技術(shù)提出了迫切的需求，從而促進了相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展。

圖3. 專利申請量國別占比

我國專利制度開始實施至2014年，我國電網(wǎng)巡線機器人專利申請量占全部申請量的百分之四十一，這體現(xiàn)了我國在該領(lǐng)域的研發(fā)上起步比較晚，但后期發(fā)展還是很迅速的，總的申請量已經(jīng)超越了最大的競爭對手日本成為世界第一。同時也體現(xiàn)了我國企業(yè)的專利保護意識有所增強。

3.2 國內(nèi)外主要申請人分析

在外國申請人中，排名前五的分別是：魁北克水電研究院，關(guān)西電力，東京電力，美國TRC，日本鐵道綜合技術(shù)研究所。其中有三個就是日本的公司，雖然在國外申請總量的排名中，加拿大居第一，但是在國外申請人的申請量的排名中，日本的公司居第一，說明在世界上，該領(lǐng)域的相關(guān)公司比較分散，基本上集中在比較大的電力公司。

在國內(nèi)申請人中，中國科學院沈陽自動化研究所在線路巡檢機器人研發(fā)方面處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。在機器人技術(shù)的研究﹑開發(fā)與應(yīng)用方面不斷取得新的成績，成功開發(fā)出雙臂回轉(zhuǎn)機器人和超高壓線路巡檢機器人。而國家電網(wǎng)公司擁有較多下屬電力設(shè)計院和供電公司，在電網(wǎng)巡線機器人研發(fā)方面有著巨大優(yōu)勢。武漢大學﹑山東電力科學研究院﹑華北電力大學等單位是近期活躍的線路巡檢機器人研發(fā)機構(gòu)。

4小結(jié)與展望

從國內(nèi)外已取得的研究成果可看出，無越障功能的電力線路巡線機器人技術(shù)較為成熟，已可以實用。國外研制的機器人技術(shù)發(fā)展趨勢越來越小型化，模塊化，智能化。最近這些年國內(nèi)關(guān)于電網(wǎng)線路巡線機器人的技術(shù)得到了極大發(fā)展，相關(guān)研究也越來越深入，已經(jīng)實現(xiàn)了巡線小車的行走﹑越障通過人工遙控加機械控制器來操作。未來巡線機器人朝著智能化﹑強越障能力的方向發(fā)展。

參考文獻：

［1］Pouliot N， Montambault S. Geometric design of the LineScout， a teleoperated robot for power line inspection and maintenance［C］. 2008.

［2］耿欣，周延澤.巡檢機器人的爬行方案設(shè)計［J］，機器人技術(shù)與應(yīng)用，2002（4），19-21.