絕緣材料自動(dòng)涂覆機(jī)器人的研究應(yīng)用方案

摘要：在我國(guó)電力傳輸有相當(dāng)部分依賴于架空裸導(dǎo)線傳輸，但目前建筑群以及綠化茂盛區(qū)與架空裸導(dǎo)線間的矛盾日益突顯，常引發(fā)事故，架空裸導(dǎo)線絕緣化改造是對(duì)電網(wǎng)安全和穩(wěn)定性能的有效保障，也是電網(wǎng)事業(yè)趨于擴(kuò)大的必然走向！鑒于目前10kV的大檔距導(dǎo)線更換問題和35kV的“一無國(guó)標(biāo)二無產(chǎn)品”的現(xiàn)狀，結(jié)合國(guó)家黨中央提出“中國(guó)制造2015”的戰(zhàn)略目標(biāo)，研發(fā)制作在架空線上自動(dòng)行走的絕緣噴涂機(jī)器人完成對(duì)裸導(dǎo)線的絕緣化是很有必要的。

關(guān)鍵詞：架空裸導(dǎo)線；絕緣噴涂；自動(dòng)涂覆；機(jī)器人

本文基于已有的線路巡檢機(jī)器人、除冰機(jī)器人的技術(shù)，簡(jiǎn)單闡述了制作線路的絕緣涂覆機(jī)器是的設(shè)計(jì)方案，該方案重點(diǎn)用于解決當(dāng)前城市架空線路10kV和35kV架空線路絕緣化改造中的應(yīng)用，可有效的解決因城市多樹木及人口密集區(qū)以及特種環(huán)境下裸導(dǎo)線架設(shè)的線路的絕緣化改造，不但極大降低了施工成本，而且還減少了施工作業(yè)時(shí)間，提高了架空線路絕緣化改造的作業(yè)效率，延長(zhǎng)了線路的使用壽命，保障線路安全穩(wěn)定運(yùn)行。

按照絕緣材料自動(dòng)涂覆機(jī)器人的功能系統(tǒng)來拆解，可以分為四個(gè)系統(tǒng)：（1）位移系統(tǒng)。（2）涂覆系統(tǒng)。（3）電源系統(tǒng)。（4）控制系統(tǒng)。

1 位移系統(tǒng)

自動(dòng)涂覆機(jī)器人的導(dǎo)線位移系統(tǒng)是絕緣噴涂機(jī)器人系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度來看，需要實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)、爬行、爬坡、制動(dòng)、跨越裸導(dǎo)線壓接管，需要有高精度的運(yùn)動(dòng)控制機(jī)制。因此位移系統(tǒng)采用主從輪、三級(jí)傳動(dòng)及過橋齒輪的設(shè)計(jì)保障其行走、制動(dòng)、爬坡防滑能力，同時(shí)具備通過裸導(dǎo)線上的壓接管的能力。

絕緣噴涂機(jī)器人采用同步輪軸傳動(dòng)的方式，驅(qū)動(dòng)輪與電機(jī)軸通過此輪直接連接，采用兩個(gè)電機(jī)用齒輪傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)V型線輪在高壓電線上行走（如上圖），極大的保證了動(dòng)力的直接傳送，在過程中不會(huì)有動(dòng)能的損耗，同時(shí)保證了整個(gè)系統(tǒng)的平衡性，V型輪設(shè)計(jì)與導(dǎo)線的緊密抓握，還保證向前移動(dòng)時(shí)的動(dòng)力。

2 涂覆系統(tǒng)

涂覆系統(tǒng)通過掛鉤直接和行走部分相連，方便快捷。尾部出膠的半圓形噴頭可根據(jù)高壓電線的不同線徑配制，半圓形噴頭通過軟管連接料筒。

自動(dòng)涂覆機(jī)器人可同時(shí)攜帶兩只料筒，通過軟管連接至半圓形噴頭（如下圖），在工作過程中通過掛料筒的氣泵按照設(shè)定的參數(shù)將絕緣材料以設(shè)定的速度均勻的通過半圓形噴頭擠出包裹在裸導(dǎo)線上，涂層均勻，表面光滑沒有毛刺。

該系統(tǒng)的核心在于涂覆材料，涂覆完畢后快速固化達(dá)到優(yōu)秀的絕緣性，同時(shí)具備防老化防水防腐抗磨的絕效果，且絕緣材料需要時(shí)一種新興節(jié)能涂料，能夠輻射散熱，本身能自潔絕緣，抗老化，熱穩(wěn)定行，便于涂覆操作的特點(diǎn)。

3 電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)是機(jī)器人的關(guān)鍵，以輕便小巧為思路采用了小電池模塊定期更換模式。電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可分為兩個(gè)部分，一個(gè)部分為機(jī)器人位移系統(tǒng)供電，以保證機(jī)器人行走部分有足夠的能源保證，保證其行走能力；另外一個(gè)部分為通訊系統(tǒng)以及料筒懸掛箱氣泵的供電。如果考慮到整個(gè)機(jī)器人整體重量或者考慮儲(chǔ)料桶容量設(shè)計(jì)，亦可以將這兩部分電源系統(tǒng)統(tǒng)一成一個(gè)系統(tǒng)，建議采用24V或者48V電池供電，更換簡(jiǎn)單便捷。

4 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用PLC編程無線通訊通知技術(shù)，分為地面控制部分和機(jī)器人控制兩個(gè)部分。

（1）地面控制部分：由一個(gè)PLC控制操作箱，機(jī)器上控制部分則集成了系統(tǒng)連接的主板。地面控制操作箱通過無線發(fā)射裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣噴涂機(jī)器人的遠(yuǎn)程操控并給絕緣機(jī)器人傳達(dá)指令，所有功能通過簡(jiǎn)單的PLC編程實(shí)現(xiàn)，能簡(jiǎn)單高效的實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與地面控制部分的交互。同時(shí)通過PLC能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)控制，實(shí)時(shí)可靠的通訊，遠(yuǎn)程控制電機(jī)參數(shù)實(shí)施需求的操作。

（2）控制箱可采用觸摸屏設(shè)計(jì)，使得操作更為便捷化，通過整個(gè)界面可以對(duì)架空裸導(dǎo)線的檔距、行進(jìn)的速度等進(jìn)行選擇，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)的了解涂覆機(jī)器人攜帶料筒的余料情況實(shí)時(shí)了解，以便可以及時(shí)更換。同時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控了解。

5 結(jié)論

綜上所述，本方案以架空裸導(dǎo)線絕緣化改造為背景，提供了一種架空裸導(dǎo)線絕緣涂覆機(jī)器人的簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)方案，實(shí)際驗(yàn)證測(cè)試表面能夠有效解決城市化進(jìn)程中架空線路絕緣化改造過程中最后一公里的需求，可有效解決受客觀條件現(xiàn)限制人為無法處理的方案補(bǔ)充，通過架空線路絕緣化的處理，有效的減少用戶竊電行為以及提高了電網(wǎng)安全的可行性，保障了供電的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]張運(yùn)楚，梁自澤，傅思遙.基于結(jié)構(gòu)約束的架空輸電線路絕緣噴涂機(jī)器人障礙識(shí)別[J].機(jī)器人，2007，29（1）：16.

[2]劉睿.高壓架空輸電線除冰機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)[D].湖南大學(xué)，2010.

[3]劉文博.架空裸導(dǎo)線絕緣化噴涂裝置研究及應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2014.

作者簡(jiǎn)介：蔣申晨（1985），男，上海人，碩士，工程師，研究方向：配電線路運(yùn)行檢修。