输电线路巡检机器人仿生结构研究

黎思奇 宋双

摘 要：随着社会经济、科技的快速发展，各种输电线路巡检机器人也应运而生。这些巡检机器人不仅能将工人取而代之，代替他们工作，同时还为企业节省了成本，也能进一步提高巡检工作的精度和效率。因此本文主要研究分析巡检机器人的仿生结构与操作系统的完善，进而使输电线路巡检机器人更好地发展。

关键词：输电线路;巡检机器人;仿生结构

1.前言

在进行输电线路巡检的过程中，条件缺陷和运行状况都影响着输电线路的安全运行。而此时由输电线路巡检机器人来代替人工作业，不仅可以提高工作的效率与精度，还能减少人工作业不安全的问题产生。但因为我国对于输电线路巡检机器人的研发较晚，且此类研究需要资金较多，研究难度也相对较大，这就给研究此类机器人的研究员带来了挑战。因此，对于输电线路巡检机器人的研究以及开发仍值得我们不断努力，进而才能不断提高输电线路巡检机器人发展水平。

2.目前我国输电线路巡检机器人的发展状况

由于我国幅员辽阔，有些地区海拔相对较高，且山体的跨度还很大，这就给传统的高压输电线路巡检机器人在输电线路巡检时带来了困难。而提高巡检机器人在跨越障碍上面的能力，避免其受到障碍物尺寸上的影响，且完善机器人的结构，让其能在恶劣的环境下，也能高效精准的完成工作，这就要求巡检机器人拥有良好的续航能力和爬坡性能[1]。为了满足在跨越障碍上的工作需要，多臂机器人就随之出现了，它可以在高空架线上保持稳定地行走，正常地进行作业。而对于多臂机器人进行仿生研究，可以通过模仿人的手臂来让其更具稳定性，进而更好地保障工作的运转。

3.输电线路巡检机器人仿生结构的运用

3.1 行车移动的仿生运用

输电线路巡检机器人在行车移动机构中主要被分为轮式机构和爬行机构两种结构。而轮式机构巡检机器人主要是靠滚轮电力驱动来对输电线路进行巡检的。轮式机构巡检机器人在行动上非常快，灵活度也很高，在进行作业时更高效安全，因此在目前我国也是大多使用轮式机构的线路机器人来进行作业。但目前的轮式机构输电线路巡检机器人也还有待改善的地方，仍还需缩小其在作业时对工作平台摩擦驱动而带来的影响，进而提高其的使用效果。爬行机构比轮式机构更具稳定性，在研究开发爬行机构时，借助了多臂仿生技术，建立了机器人虚拟样机，进而利用模拟样机来对机器人工作时的状态进行模仿，通过模仿人手臂与多节运动机构进而提高机器人在翻越障碍上的性能。仿人手臂探测机则是通过模仿人手臂而来制造出来的具有四臂的巡检机器人，它的每条驱动手臂都具有一个回转关节，每条伸缩手臂都有一个移动关节与回转关节，这使得在爬坡时，可以通过移动关节的夹紧轮和线路接触，从而使其在特殊条件下也正常进行方位探测[2]。其主要运用在一些特殊障碍的情况下，可以借助辅助机构深入到障碍区域，然后用机器人的探测机构从障碍中间穿过，就避免了障碍影响到探测机构的使用。这就会在线路检验的过程中提高了工作的科学性与准确度。而在实际的应用中，因为爬行机构主要是运用在特殊地形作业中，所以利用率远远低于轮式机构。

3.2 越障的仿生运用

输电线路巡检机器人最重要的机构是越障运动机构，因为翻越障碍是输电线路巡检机器人其移动机构中不可或缺的功能。而要在特殊的环境下进行障碍翻越，这要求机器人部分金属零件上的安全间距具有较高的精准度。但因为机器人安全间距很难把握好，设计的难度很大，导致一般的轮式移动机构很难翻越特殊地形障碍，因而多数时候都是使用爬行式机构来进行作业，这样可以提高工作的安全度。在翻越障碍性能的测试中，大多用样机来进行检测。在对于多臂输电线路巡线机器人的工作模拟上可以借助模拟样机来进行，对其控制在单臂、分段等进行模拟，寻找到最好的控制手段，进而对巡线机器人的工作进行有效控制。

3.3 线路损伤探测运用

接触探测与非接触探测是我国目前在线路损伤探测过程中主要应用的探测手段。非接触探测主要应用在频率感应探测、红外线探测或者观察探测上。而接触探测则是通过电涡流来进行探测[3]。观察探测是属于成本较低、精准度较高的一种探测方法，在多种不同情况的线路损伤探测也一样适用。红外探测是一种新型的探测方法，其对探测的条件要求相对较高，易受天气影响，因此，使用率大大减少。而无线频谱形式探测能更高效地寻找到电路损伤的处理方法，但这并不适用于全部的电路损伤检验中。电涡流的探测方法是相对科学与准确的，是利用电流改变的形式来进行判断，并通过分析计算机数据采集来判断电路是否存在问题。

4.完善机器人仿生机构控制系统

控制工作对于输电线路巡检机器人而言是非常重要的。为了能够有效地进行推动巡检工作，就需要控制机构的人员做好对于输电線路巡检机器人控制管理，进而使其工作的安全性和有效性得到提升。控制人员还需要控制处理好输电线路巡检机器人障碍识别能力、通讯设备与越障能力等多方面因素。在输电线路巡检机器人的作业过程中，需要其发挥出自身的自主控制力，这样才能使检测更好地实施。

5.结束语

输电线路巡检机器人仿生结构的创新研究与开发，不仅只需要研究人员的努力，还需要社会各界的支持与努力，共同来加快输电线路巡检机器人更好地发展。将输电线路巡检机器人运用于实际的工作中，不仅能减少企业的成本，给企业带来更高的经济效益，还能减少作业人员不安全事件的发生，给能提高社会效益。因此为了使得输电线路巡线机器人更健康地发展，对于输电线路巡线机器人仿生机构的研究还需要更多，才能使电线路巡线机器人仿生机构可以更好地为社会服务，以及推动中国输电线路巡检机器人的广泛使用。

参考文献

[1]王吉岱，甄静，刘笑辰，等.输电线路巡检机器人仿生结构研究[J].机械设计与制造，2017（10）：244-247.

[2]杨昱翔.输电线路巡线机器人仿生机构研究综述[J].科技视界，2019（14）：34-35.

[3]高露，石鑫，孙琳，等.一种新型巡检机器人的结构设计与运动学分析[J].机械研究与应用，2017，30（002）：33-35.