電網巡線機器人技術專利分析

陳 驍

國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心

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電網巡線機器人技術專利分析

陳 驍

國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心

摘 要：隨著國家電網建設規模的迅速發展，如何提高作業巡檢的質量，具有重要的意義。巡線機器人逐漸成為巡線技術研究的熱點，針對線路巡檢機器人技術的發展過程、技術特點、國內外專利申請分布情況、主要專利申請人、涉及的關鍵技術等方面進行了分析和研究。

關鍵詞：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。移動機器人技術的發展，為電網電力線路巡檢提供了新的作業方法。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的應用，大大改進了傳統方式，降低了各種安全隱患，提高作業質量和技術水平，保障線路安全運行。

2技術發展路線

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，其技術發展大致分為兩個階段，起步期：1987-1994，發展期：1995-2014年。高壓輸電線路巡檢機器人主要有輕量化﹑越障高效化等發展路線。（1）輕量化。機器人的機械機構很大程度上決定了機器人重量，其結構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，研究優化機構的選擇最簡單有效的機構，實現其靈活越障。由于輸電線路的復雜性，要求巡檢機器人有不同的功能， 機器人的多關節的協調使控制系統更加復雜。所以，有些發明人將巡檢機器人單功能化，以便使機器人的機構簡單化和任務單一化，保證其控制系統的可靠性。

3專利情況分析

3.1申請量分析

圖1. 國內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域的技術創新進入活躍期，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機構的關注與重視，各單位和企業也在不斷加大對電網巡線機器人的研發力量。

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，我國關于電網巡線機器人專利申請量持續增長，占世界申請量的比重不斷提高，這也反映出近年來國內線路巡檢機器人相關的研究正在逐漸升溫。在我國，線路巡檢機器人技術研究從 2003 年開始，2008 年后進入快速發展期。通過查閱當時我國電網建設背景了解到，這與國家“十五”國家高新技術發展計劃對輸變電行業的支持密切相關。從電力基本建設來看，“十五”期間也是我國電力工業發展最快的時期。國家電網的大力興建，對長距離輸配電的線路檢測技術提出了迫切的需求，從而促進了相關技術的快速發展。

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，這體現了我國在該領域的研發上起步比較晚，但后期發展還是很迅速的，總的申請量已經超越了最大的競爭對手日本成為世界第一。同時也體現了我國企業的專利保護意識有所增強。

3.2 國內外主要申請人分析

在外國申請人中，排名前五的分別是：魁北克水電研究院，關西電力，東京電力，美國TRC，日本鐵道綜合技術研究所。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，該領域的相關公司比較分散，基本上集中在比較大的電力公司。

在國內申請人中，中國科學院沈陽自動化研究所在線路巡檢機器人研發方面處于國內領先水平。在機器人技術的研究﹑開發與應用方面不斷取得新的成績，成功開發出雙臂回轉機器人和超高壓線路巡檢機器人。而國家電網公司擁有較多下屬電力設計院和供電公司，在電網巡線機器人研發方面有著巨大優勢。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機構。

4小結與展望

從國內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較為成熟，已可以實用。國外研制的機器人技術發展趨勢越來越小型化，模塊化，智能化。最近這些年國內關于電網線路巡線機器人的技術得到了極大發展，相關研究也越來越深入，已經實現了巡線小車的行走﹑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計［J］，機器人技術與應用，2002（4），19-21.