輸電線路巡檢機器人仿生結構研究

黎思奇 宋雙

摘 要：隨著社會經濟、科技的快速發展，各種輸電線路巡檢機器人也應運而生。這些巡檢機器人不僅能將工人取而代之，代替他們工作，同時還為企業節省了成本，也能進一步提高巡檢工作的精度和效率。因此本文主要研究分析巡檢機器人的仿生結構與操作系統的完善，進而使輸電線路巡檢機器人更好地發展。

關鍵詞：輸電線路;巡檢機器人;仿生結構

1.前言

在進行輸電線路巡檢的過程中，條件缺陷和運行狀況都影響著輸電線路的安全運行。而此時由輸電線路巡檢機器人來代替人工作業，不僅可以提高工作的效率與精度，還能減少人工作業不安全的問題產生。但因為我國對于輸電線路巡檢機器人的研發較晚，且此類研究需要資金較多，研究難度也相對較大，這就給研究此類機器人的研究員帶來了挑戰。因此，對于輸電線路巡檢機器人的研究以及開發仍值得我們不斷努力，進而才能不斷提高輸電線路巡檢機器人發展水平。

2.目前我國輸電線路巡檢機器人的發展狀況

由于我國幅員遼闊，有些地區海拔相對較高，且山體的跨度還很大，這就給傳統的高壓輸電線路巡檢機器人在輸電線路巡檢時帶來了困難。而提高巡檢機器人在跨越障礙上面的能力，避免其受到障礙物尺寸上的影響，且完善機器人的結構，讓其能在惡劣的環境下，也能高效精準的完成工作，這就要求巡檢機器人擁有良好的續航能力和爬坡性能[1]。為了滿足在跨越障礙上的工作需要，多臂機器人就隨之出現了，它可以在高空架線上保持穩定地行走，正常地進行作業。而對于多臂機器人進行仿生研究，可以通過模仿人的手臂來讓其更具穩定性，進而更好地保障工作的運轉。

3.輸電線路巡檢機器人仿生結構的運用

3.1 行車移動的仿生運用

輸電線路巡檢機器人在行車移動機構中主要被分為輪式機構和爬行機構兩種結構。而輪式機構巡檢機器人主要是靠滾輪電力驅動來對輸電線路進行巡檢的。輪式機構巡檢機器人在行動上非常快，靈活度也很高，在進行作業時更高效安全，因此在目前我國也是大多使用輪式機構的線路機器人來進行作業。但目前的輪式機構輸電線路巡檢機器人也還有待改善的地方，仍還需縮小其在作業時對工作平臺摩擦驅動而帶來的影響，進而提高其的使用效果。爬行機構比輪式機構更具穩定性，在研究開發爬行機構時，借助了多臂仿生技術，建立了機器人虛擬樣機，進而利用模擬樣機來對機器人工作時的狀態進行模仿，通過模仿人手臂與多節運動機構進而提高機器人在翻越障礙上的性能。仿人手臂探測機則是通過模仿人手臂而來制造出來的具有四臂的巡檢機器人，它的每條驅動手臂都具有一個回轉關節，每條伸縮手臂都有一個移動關節與回轉關節，這使得在爬坡時，可以通過移動關節的夾緊輪和線路接觸，從而使其在特殊條件下也正常進行方位探測[2]。其主要運用在一些特殊障礙的情況下，可以借助輔助機構深入到障礙區域，然后用機器人的探測機構從障礙中間穿過，就避免了障礙影響到探測機構的使用。這就會在線路檢驗的過程中提高了工作的科學性與準確度。而在實際的應用中，因為爬行機構主要是運用在特殊地形作業中，所以利用率遠遠低于輪式機構。

3.2 越障的仿生運用

輸電線路巡檢機器人最重要的機構是越障運動機構，因為翻越障礙是輸電線路巡檢機器人其移動機構中不可或缺的功能。而要在特殊的環境下進行障礙翻越，這要求機器人部分金屬零件上的安全間距具有較高的精準度。但因為機器人安全間距很難把握好，設計的難度很大，導致一般的輪式移動機構很難翻越特殊地形障礙，因而多數時候都是使用爬行式機構來進行作業，這樣可以提高工作的安全度。在翻越障礙性能的測試中，大多用樣機來進行檢測。在對于多臂輸電線路巡線機器人的工作模擬上可以借助模擬樣機來進行，對其控制在單臂、分段等進行模擬，尋找到最好的控制手段，進而對巡線機器人的工作進行有效控制。

3.3 線路損傷探測運用

接觸探測與非接觸探測是我國目前在線路損傷探測過程中主要應用的探測手段。非接觸探測主要應用在頻率感應探測、紅外線探測或者觀察探測上。而接觸探測則是通過電渦流來進行探測[3]。觀察探測是屬于成本較低、精準度較高的一種探測方法，在多種不同情況的線路損傷探測也一樣適用。紅外探測是一種新型的探測方法，其對探測的條件要求相對較高，易受天氣影響，因此，使用率大大減少。而無線頻譜形式探測能更高效地尋找到電路損傷的處理方法，但這并不適用于全部的電路損傷檢驗中。電渦流的探測方法是相對科學與準確的，是利用電流改變的形式來進行判斷，并通過分析計算機數據采集來判斷電路是否存在問題。

4.完善機器人仿生機構控制系統

控制工作對于輸電線路巡檢機器人而言是非常重要的。為了能夠有效地進行推動巡檢工作，就需要控制機構的人員做好對于輸電線路巡檢機器人控制管理，進而使其工作的安全性和有效性得到提升。控制人員還需要控制處理好輸電線路巡檢機器人障礙識別能力、通訊設備與越障能力等多方面因素。在輸電線路巡檢機器人的作業過程中，需要其發揮出自身的自主控制力，這樣才能使檢測更好地實施。

5.結束語

輸電線路巡檢機器人仿生結構的創新研究與開發，不僅只需要研究人員的努力，還需要社會各界的支持與努力，共同來加快輸電線路巡檢機器人更好地發展。將輸電線路巡檢機器人運用于實際的工作中，不僅能減少企業的成本，給企業帶來更高的經濟效益，還能減少作業人員不安全事件的發生，給能提高社會效益。因此為了使得輸電線路巡線機器人更健康地發展，對于輸電線路巡線機器人仿生機構的研究還需要更多，才能使電線路巡線機器人仿生機構可以更好地為社會服務，以及推動中國輸電線路巡檢機器人的廣泛使用。

參考文獻

[1]王吉岱，甄靜，劉笑辰，等.輸電線路巡檢機器人仿生結構研究[J].機械設計與制造，2017（10）：244-247.

[2]楊昱翔.輸電線路巡線機器人仿生機構研究綜述[J].科技視界，2019（14）：34-35.

[3]高露，石鑫，孫琳，等.一種新型巡檢機器人的結構設計與運動學分析[J].機械研究與應用，2017，30（002）：33-35.