小型化電力特種機器人的材料控制與技術應用研究

國網浙江省電力有限公司寧波供電公司 周開河 張霽明 朱艷偉

一些小型電力特種機器人的大面積應用使得我國電力企業各個設備運轉的效率得到了實質性的提高，并且大大地減少了電力企業內部工作人員的工作量。本文對小型電力特種機器人的材料選用以及運動控制技術進行了全方位的分析。

隨著科學技術的進一步發展，當前機器人在實際應用的過程當中其所具備的智能化程度變得越來越高。在這樣的情況下，一些小型特種機器人在電力應用中所能發揮的作用變得越來越多。人們進一步加大了對小型電力特種機器人材料選擇以及控制技術的重視力度。拿變電站的電網巡檢工作為例。為了使得電網巡檢工作的實際需求能夠得到更好地滿足，電力特種機器人在實際使用的過程當中，應該在一些運動功能以及環境適應性等方面作出進一步改進，同時小型化、工具化、集中使用型的機器人將會是未來發展的主要方向。研究人員應該結合我國實際情況建立企業電力特種機器人的技術標準體系，從而進一步加大實驗建設能力，使電力特種機器人的質量得到強有力的保障。

1 小型化電力特種機器人在實際使用中所具有的優勢

對于電力企業而言，在其日常運行中其內部各種類型的電力設備在實際使用中為了保障其功能的正常發揮，需要電力企業安排一些專門的工作人員對其實際運行狀態進行嚴格的檢查活動。在過去，工作人員在對各類設備進行檢查的效果會受到來自各個方面的影響，從而使得最終檢測結果的準確性得不到有效地保障，使其工作效率降低。如果工作人員在實際工作的過程當中所面臨的工作量太過于龐大，很容易使工作人員超負荷工作。這種情況對工作人員精確判斷各種電力設備的實際運行情況有著非常不利的影響，無法及時發現各種類型設備在實際使用中可能存在的一系列問題。因此，人工檢查的方式不符合我國社會發展的方向。為了使得電力企業內部的電力設備在實際使用中的功能能夠更加全面地發揮出來，在最大程度上彌補人工工作中存在的一系列問題。研究人員結合電力企業的實際情況研制出了各種類型的小型電力特種機器人，通過這些特種機器人的合理應用可以代替傳統人工中的部分工作，從而使各個工作人員的工作量得到有效減少。同時由于這些特種機器人在實際使用中所擁有的一系列優勢，甚至可以擔任一些傳統人工無法完成的工作。

2 小型電力特種機器人的材料選用

就當前而言，在技術人員研制機器人的過程當中，考慮到機器人所處工作環境以及功能特性的需求通常會為其合理地選擇一些塑料類、金屬類或者是木材等材料。以下對各種材料的性能以及功能特點進行全面的分析。

2.1 塑料材料

塑料材料由于是由一系列高分子聚合而成的，因此其質量相對來說比較輕。由于其本身所具有的物理特性非常容易對其進行加工，只需要投入很低的經濟成本就可以獲得大量的塑料材料。因此塑料材料是機器人研發中不可或缺的重要材料之一。在機器人實際制作工作正式進行的過程當中，常用的一些塑料材料包括主要有以下幾種類型：

第一，ABS型塑料。這種塑料是5大合成樹脂材料之一。在實際使用中有很多優點。其所具有的耐熱性以及耐低溫性要比其他材料高得多。同時這種類型的材料在實際使用中由于其內部分子結構的影響其所具備的抗沖擊性能非常強勁。同時即使是在一些腐蝕性化學藥品當中，依然可以長期保持其固有的化學性質不變，擁有很強的耐腐蝕性能。除此之外，ABS材料在實際應用的過程當中其相應的可塑性能也非常強大，易于加工。同時做的成品具有很強的穩定性，表面光滑，易于進一步加工制作。如果特種機器人使用該種材料進行組裝的話，那么其所具有的實用性能將會得到很好的保障，同時還會擁有符合人們審美觀念的外觀。

第二，PVC材料。這種類型的材料由于其結構功能的特殊性，在各行各業當中有著非常廣泛的應用。在實際使用的過程當中，為了使得人們的需求得到更好地滿足。常常會根據實際情況問題中其中添加一些添加劑，例如穩定劑、潤滑劑等一系列化學材料，從而使其使用性能得到良好的保證。這種材料在實際應用中最大的優勢在于其具有很強的穩定性，能夠承受較大范圍的溫度變化。同時，其質量比較輕。通過該種材料的合理運用，可以使得相應的特種機器人擁有更長的使用壽命，并且有效隔絕電能對其產生的破壞，可以使特種機器人內部的金屬結構長期保持穩定。

第三，尼龍以及一些有機玻璃。這兩種材料在特種機器人中的應用相對來說比較少，其在使用中最大的優點是耐磨損性能以及絕緣性能比較好。

2.2 金屬材料

在特種機器人研發以及制作的過程當中，金屬材料也是一種非常重要的材料。根據特種機器人的實際情況，合理地應用一些金屬材料可以使特種機器人的應用范圍進一步擴大。金屬材料在實際應用的過程當中擁有很多優勢。例如，其本身所具有的強度比較高，耐磨損、光澤度好等等。然而，不同金屬材料在實際應用的過程當中也有著不同的缺點。在實際選擇的時候，要充分考慮到特種機器人的實際使用環境以及機器人所需要發揮的實際作用。就一般情況而言，鋁合金材料在實際使用的過程當中所需要投入的經濟成本相對來說比較低。通過這種材料的選取可以在一定程度上滿足機器人制作商的材料選擇需求。鋁合金材料根據其內部組成成分的不同，可以將其分為多種規格型號。每種規格在實際使用中都有著不同的特點。常用的鋁合金有6061以及7075這兩種類型。以6061為代表的6000型鋁合金當中其最主要的合金元素為鎂和硅，其強度處于中等水平。在實際使用的過程當中擁有比較強大的抗腐蝕性能以及可焊接性能。其所具有的氧化性能相對來說比較好。6061鋁合金在使用中所具有的硬度雖然沒有7075高，但是其所具有的抗腐蝕性能非常強大。因此，當前市面上一些已有的特種機器人一般都是采用這種鋁合金材料制作而成的。在各種類型的金屬材料當中，不銹鋼所擁有的強度更高，其本身所具有的性能也更加強大。然而，不銹鋼在實際制作的過程當中其可塑性比較低，同時不銹鋼材料的價格昂貴。因此，在特種機器人制作中，不銹鋼并不是最佳的材料選擇。

3 電力特種機器人的控制技術研究

在相關工作人員對電力特種機器人控制技術進行研究的工作過程當中，其工作的重點內容是對其運動功能以及內部核心系統的控制。

3.1 巡檢機器人系統控制的實現原理

圖1 一種巡檢機器人側視圖

就當前的科技水平而言，在特種機器人實際研制的過程當中其相應的控制系統主要有以下幾種類型：分別是任務載荷分系統、機器人分系統以及綜合保障分系統。在機器人分系統當中，為了使機器人的功能得到有效保障，為其配備了多個組件。例如機器人平臺、通信系統、監控后臺系統等等。通過每個子系統功能的正常發揮可以使機器人的功能得到有效保障。一般而言機器人平臺系統在實際使用的過程當中，其最主要的功能是實現機器人的導航控制功能。通過平臺系統作用的正常發揮，可以使得特種機器人能夠完成各種類型的運動以及空間轉移；而通信系統在具體應用的時候，則是專門用來負責一些類似于數據以及圖像的傳輸工作，將機器人所獲取到的各種類型數據傳輸到中央處理系統當中，輔助電力企業的相關工作人員對各種機電設備的運行狀態進行分析任務；載荷系統所具有的工作性能相對來說比較復雜，可以為其配備可見光攝像機、紅外攝像、熱成像儀以及其他類型的傳感器；而綜合保障分系統則是主要用來解決特種機器人的供電問題，使機器人在內部電量不足時自動找到配電室進行充電。避免人工對其進行充電，為自己補充能量，可以使得工作的持續性得到有效保障。圖1為一種特種機器人的側視圖。

3.2 特種機器人的行動能力控制

對于特種機器人而言，其在日常工作中最重要的工作內容是對各種電力設備的實際運行狀態進行監督。因此為了保證相關工作能夠更加順利地進行下去，需要這些特種機器人擁有較強的活動能力，并且能夠在工作中移動的過程當中實現精確定位。在最大程度上防止特種機器人在運動中出現碰撞或者是行動障礙的現象。對于特種機器人而言，行動能力控制主要包括定位準確度、防碰撞功能、轉彎半徑等。通過精準導航定位作用的正常發揮可以使得機器人在實際運動的過程當中及時監測到周邊所存在的一些物體，并且在距離其他物體較近時及時停止運動，避免發生碰撞。圖2為一種特種機器人的實物圖。

圖2 一種特種機器人實物圖

結束語：隨著科技的進一步發展，人工智能技術變得愈加成熟。當前小型電力巡檢特種機器人在實際使用的過程當中已經可以實現全天候全方位的檢查工作，極大地降低了相關工作人員的工作量，在最大程度上彌補了人工檢查存在的一些弊端。不能預見，在不久的將來小型電力特種機器人將會發揮出更大的作用。