架空輸電線路巡檢機器人發展研究

苗俊，尤志鵬，袁齊坤，劉立文，王璋

（云南電網有限責任公司曲靖供電局，云南 曲靖 655000）

架空輸電與其他輸電方式相比，投資較小，建設的速度比較快，在實際的施工中也可以盡快完工，操作方便，但不可忽視的是，在遇到輸送量比較大的時候，隨著輸送距離的增加，對于線路的電壓要求也就越高，這個時候的輸電線路抗阻能力又相對較小，因此，就會暴露出較多的缺陷，例如：更易受到風雪以及雷擊等自然災害的影響，也會導致較多的安全事故。輸電線路的安全性從發展以來就受到人們的重視，尤其是超高壓輸電線路的安全性能，所以，對線路進行巡檢就顯得尤為重要。當前情況下，我國架空電力線路的巡檢主要分為三大類，分別是人工的巡檢、智能機器人的巡檢以及飛行器的巡檢，伴隨著時代的進步，機器人技術的發展，在線路巡檢中采用智能化的機器人受到越來越多的關注。

1 架空輸電線路巡檢機器人的概況

1.1 架空輸電線路巡檢機器人的發展

架空輸電線路在很早就出現了，早期線路巡檢主要采用人工巡檢，還會使用到直升機巡檢，這兩種巡檢方式使得線路巡檢的安全性得到相應的保障。20 世紀80 年代末，美國、日本等國家逐漸出現了線路巡檢機器人，這是電力行業發展中的里程碑，極大提高了線路巡檢的效率和質量，也在很大程度上促進了電力系統的發展。但早期的線路巡檢機器人由于受到技術的限制，在實際應用方面還存在一定的漏洞，在某些方面還達不到相應的標準，2005 年以后，隨著發展和需求，線路巡檢機器人逐漸突破了結構檢測、越障模式以及導航等方面的缺陷，不斷改進技術，逐漸取得新的進展，推動線路巡檢機器人的可持續發展。隨著全球經濟的飛速發展，社會的全面進步，大眾對于能源的需求也在不斷加大，電力資源作為能源的主要組成部分，在人們的生活和工作中占有舉足輕重的地位。超高壓大容量電力線路在不斷擴建，能源的覆蓋面積也在不斷加大，對于架空輸電線路來說，實現遠距離供電已經成為大勢所趨，導線對地面和建筑物保持一定的距離，輸電線路通過絕緣子架設在桿塔上進行工作，遠距離輸電具有一定的優勢，這種優勢使得現代大多數線路輸電都采用這種方式。

1.2 架空輸電線路巡檢機器人系統介紹

線路巡檢機器人是一種在高新技術基礎上發展的系統，是一套復雜而又系統的機電一體化系統，主要是由控制系統、電源與屏蔽系統、導航與定位、機械結構以及通信系統等幾個部分構成的，在線路巡檢機器人的發展過程中，相關人員針對這些組成部分不斷改進。

在機械結構方面，由于這種巡檢機器人最早出現在國外，因此最早研制也發生在國外，這種機器人結構的工作原理主要是從驅動方式入手，經歷了無跨越機器人到有跨越障礙物的功能，最終發展成為復合式的機器人，與傳統的仿生手臂機器人，這種復合式的機器人效率更高，功能更全面。

首先，輪式機器人在實際使用的時候具有一定的缺陷，主要是在移動體的兩端安裝滑動輪，中間保留溝槽，這樣可以在電纜上行走。但這種結構的機器人具有一定的限制，它只能在一檔線上工作，缺乏越障功能，但在實際中，機器人在巡檢的過程中會遇到各種各樣的障礙物，一旦障礙物出現，還需要人為進行搬運，不利于工作效率的提高，而且也會給清除障礙物的工作人員帶來一定的安全隱患。

關節機器人，就是利用電磁鐵，將其關節與連接棒進行連接，電磁鐵設置在電線的左右兩端，機器人夾著進行移動，這種結構的機器人在遇到障礙物的時候，會在遇到障礙物的最前端尋找節點，并將電源開關切掉，以此穿過障礙物，當障礙物順利越過的時候，再將開關閉合，然后繼續通過電磁鐵吸引力夾緊電線前進。在這樣的情況下，巡檢機器人可以獨立處理較小，難度不大的障礙物，在遇到桿塔的時候，同樣需要人為的支持，所以，其處理障礙物的能力還是具有一定的限制性，沒有完全實現對障礙物的解決。

輪臂復合式的驅動巡檢機器人，就是在移動體的兩側設置長條形的臂膀，在正常情況下，這兩個臂膀不會工作，在障礙物出現的時候，臂膀就會用頂端的夾爪機構處理障礙物，并與驅動輪進行配合，使得移動體在脫離電纜的情況下實現對障礙物的跨越。這種結構的巡檢機器人克服了其他結構巡檢機器人的缺陷，它將輪式機器人與仿生手臂機器人的優點結合起來，在實際的工作中既能發揮仿生手臂機器人的靈活爬行優勢，又可以實現輪式巡檢機器人的蠕動行走功能，具有極大的實用價值，因此，在工程線路巡檢中得到廣泛的應用。

2 架空輸電線路巡檢機器人的電源使用技術

在對線路進行巡檢的過程中，電源是必不可少的，也是機器人不可或缺的一部分。只有電源充足，巡檢機器人才可以在野外進行長時間的工作?？紤]到架空輸電線路巡檢機器人工作的實際狀況，工作環境比較復雜，因此，機器人除了使用蓄電池外，還需要依靠自身的充電功能。充電裝置也隨著科學技術的改進而不斷優化，現在通用的供電裝置主要包括蓄電池、燃油機發電以及太陽能充電。

蓄電池供電在實際的工作中具有一定的劣勢，在使用蓄電池充電的時候，必須考慮其重量和體積，對于長時間供電具有一定的局限性。當電池電力出現問題的時候，可以選擇更換電池，也可以選擇新的蓄電池進行充電，但這種方式并不能完全徹底解決電力不足的狀況。使用燃油機進行充電，也面臨著重量大、可靠性不強等缺點，并且其受到工作環境的影響，油箱的攜帶具有一定的危險性。太陽能充電是一種新型的充電方式，隨著社會的進步，太陽能能源逐漸被人們發現使用，太陽能充電也成為電力行業新的供電裝置，巡線機器人的太陽能供電也得到一定的發展。

3 架空輸電線路巡檢機器人的檢測技術

一般來說，線路巡檢機器人在巡檢的時候，主要觀察線路是否存在損壞以及線路問題進行檢測，檢測方式主要有兩種，一種是接觸式的檢測，另一種是非接觸式的檢測。

線路檢測的傳統方式主要檢查線路的斷線問題，這種問題一般是通過望遠鏡或者檢測人員的人工檢測實現的，這種方式的效率比較低，還會帶來相應的安全隱患。隨著社會的發展，檢測方式不斷更新，巡檢機器人可以利用聲音來判斷線路的故障，在麥克風發出聲音后，與原有的設置聲音進行比較，如果存在差距就說明該線路有問題。另一種就是通過紅外技術進行檢測，這種利用紅外光成像傳感器進行檢測的方式具有巨大的優勢，它可以將采集到的信息傳送到相關系統，由系統做出判斷，并采取有針對性的措施進行解決。

4 結語

綜上所述，架空輸電線路巡檢機器人與傳統的巡檢方式相比，具有極大的優勢，可以充分保證檢測的安全性和準確性，巡檢機器人在發展中不斷更新，在電源設置、檢測技術以及充電模式上都盡量完善，巡檢機器人可以在電纜上進行自由行走、獨立完成檢測工作，并可以與地面監測站進行有效的聯系，在促進檢測工作方面發揮了極大的作用，未來的架空輸電線路巡檢機器人將會得到更快的發展，變得越來越智能化和專業化，從而促進我國線路檢測的長遠發展。