【正文】 ........................................................................ 31 電力機(jī)器人細(xì)節(jié)圖展示 ....................................................................................... 35 致 謝 ......................................................................................................................................... 38 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................... 39 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 隨著科技進(jìn)步和電力體制改革的不斷發(fā)展，以“信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化”為特征的 智能電網(wǎng)建設(shè)逐漸深入。為保證變電站設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，更好更快地推進(jìn)變電站無(wú)人值守進(jìn)程，變電站巡檢機(jī)器人部分替代人工巡檢已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。傳統(tǒng)的變電站巡視主要是通過(guò)人工方式，綜合運(yùn)用感官以及一些配套的檢測(cè)儀器對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行以簡(jiǎn)單定性判斷為主的檢查，該方式存在勞動(dòng)強(qiáng)度大，檢測(cè)質(zhì)量分散，主觀因素多，巡檢不到位難以監(jiān)控，巡檢結(jié)果數(shù)字化不便等缺陷，不符合智能電網(wǎng)的發(fā)展方向。變電站巡檢機(jī)器人集成最新的機(jī)電一體化和信息化技術(shù)，采用自主或遙控方式，部分替代人對(duì)變電站室外設(shè)備進(jìn)行可見(jiàn)光、紅外、聲音等檢測(cè)，對(duì)巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比 和趨勢(shì)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的事故隱患和故障先兆，如：異物、損傷、發(fā)熱和漏油等。巡檢機(jī)器人為提高變電站的數(shù)字化程度和全方位監(jiān)控的自動(dòng)化水平，確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。 設(shè)計(jì)和文化 自古以來(lái) 就密不可分，設(shè)計(jì)是為了更好的生活，而文化是生活的總結(jié) 。我們?nèi)祟?創(chuàng)造 各種工具的文化就是設(shè)計(jì)的文化， 可以 視為最古老的設(shè)計(jì) 。 尼采說(shuō)：“重要的不是永恒的生命，而是永恒的創(chuàng)造力?！碑?dāng)今社會(huì) ，電力機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，使其在電力監(jiān)測(cè)方面占據(jù)越來(lái)越重要的作用 ，這讓 設(shè)計(jì)師 對(duì) 電力機(jī)器人 本身的文化內(nèi)涵有了更廣意義上的 追求 ， 電力機(jī)器 人的 設(shè)計(jì) 的意義不僅僅只在于對(duì)其外觀形態(tài)的直觀表達(dá)，更加在于其表達(dá)的意思，外觀照型的闡述，是一個(gè)優(yōu)秀設(shè)計(jì)師表達(dá)其自己內(nèi)心想法最為直觀的一種方式 ， 同時(shí)電力巡檢機(jī)器人的不斷優(yōu)化也是我們將、不斷優(yōu)化自己的過(guò)程 ，因此對(duì)電力機(jī)器人的外觀設(shè)計(jì)有重要的價(jià)值。 電力機(jī)器人造型設(shè)計(jì) 2 1 緒論 研究背景 近年來(lái) , 隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的不斷發(fā)展 , 變電站的二次設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了微機(jī)化。 微機(jī)保護(hù)、 微機(jī)測(cè)控裝置在變電站的廣泛運(yùn)用 , 提高了電網(wǎng)的自動(dòng)化水平和運(yùn)行可靠性。 變電站自動(dòng)化之所以越來(lái)越受到重視 , 從投資者的角 度看 , 它可以少工程造價(jià) , 降低運(yùn)行成本 , 提高運(yùn)行效益 。從管理者的角度看 , 它能減少發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的時(shí)間 , 并能減少對(duì)運(yùn)行一二次設(shè)備的維護(hù)量 。 從運(yùn)行人員的角度看 , 它提高操作的安全性、 準(zhǔn)確性 , 并能更快更方便地獲得變電站運(yùn)行數(shù)據(jù) , 大大減少工作量。 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的普及 , 為實(shí)現(xiàn)變電站的無(wú)人值守提供了可能性。在我國(guó) , 伴隨著 220 kV 及以下電壓等級(jí)變電站無(wú)人值守的大規(guī)模推廣和成功運(yùn)行 , 500 kV 變電站的無(wú)人值班改造工作也逐步納入了議程。 但是同西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比 , 由于我國(guó)變電站自動(dòng)化系 統(tǒng)應(yīng)用起步較晚 , 變電站運(yùn)行管理的理念也有很大差異 , 使我們的變電站無(wú)人值守運(yùn)行水平與之相比還有很大的差距。 而且 , 由于變電站無(wú)人值守的運(yùn)行水平 , 不僅僅是一個(gè)運(yùn)行管理的問(wèn)題 , 還涉及到變電站的設(shè)計(jì)模 式、 運(yùn)行中需 要遵守的各項(xiàng) 規(guī)章度，變電站設(shè)備的可靠性、 運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)水平等等各個(gè)方面。 因此我們需要做的工作還有很多 , 而國(guó)外同行的經(jīng)驗(yàn)值得我們借鑒。 從 20 世紀(jì) 80 年代末開(kāi)始，日本、美國(guó)、加拿大等國(guó)在巡線機(jī)器人領(lǐng)域的研究先后展開(kāi)。 1988 年，東京電力公司的 Jun Sawada 等人研制了光纖復(fù)合架空 地線巡線移動(dòng)機(jī)器人。該機(jī)器人可以借助導(dǎo)軌越塔，但總重達(dá) 100kg，并且不能爬 30 度以上斜坡，所以無(wú)法廣泛應(yīng)用。 1999 年，美國(guó) TRC 公司研制了一臺(tái)懸臂自治巡線機(jī)器人原型。但這種機(jī)器人仍然無(wú)法攀爬 30 度以上斜坡。 20xx 年，加拿大魁北克水電研究院的Montambault 等人研制了一臺(tái) HQ LineROVer 遙控小車。這種遙控小車非常輕便，但沒(méi)有越障能力，只能在兩塔之間工作。 1991 年， Hisato Kobayashi 等設(shè)計(jì)了一種具有防震構(gòu)造的自治分散控制機(jī)器人。 1998 年 Jaydev P Desai 等 人給出了一種光纖架空地線機(jī)器人設(shè)計(jì)，之后泰國(guó)的 S． Peungsungwa1 等也設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用紅外探測(cè)技術(shù)、具有視覺(jué)導(dǎo)航能力的巡線機(jī)器人。但這些巡線機(jī)器人都存在功耗過(guò)高或只能跨越特定類型障礙等種種問(wèn)題。 國(guó)內(nèi)巡線機(jī)器人的研究始于 20 世紀(jì) 90 年代末。 20xx 年，武漢大學(xué)吳功平等研制成功具有沿 220kV 單分裂導(dǎo)線全程線路行駛和作業(yè)的電力機(jī)器人樣機(jī)，并在機(jī)器人機(jī)構(gòu)、電能在線補(bǔ)給、機(jī)器人局部自治和系統(tǒng)與技術(shù)集成等關(guān)鍵技術(shù)上取得了實(shí)質(zhì)性突破。20xx 年，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所研制出的超高壓輸電線路電力機(jī)器人在東遼 二線上成功完成了沿線行走，但沒(méi)有越障能力。翌年，沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所的王魯單等完成了巡線機(jī)器人越障控制研究，實(shí)現(xiàn)了巡線機(jī)器人沿線行走及跨越障礙的功能。 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 研究的目的與意義 目前電力機(jī)器人已在多個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用，它的智能化推動(dòng)著它在應(yīng)用領(lǐng)域的市場(chǎng)前景將是越來(lái)越廣，它在多種場(chǎng)合發(fā)揮著作用，如變電站，高壓線路中等等。 20xx 年 12 月 9 號(hào)中山供電局經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的試運(yùn)行，該局將“智能電力機(jī)器人”正式投入到 500 千伏桂山巡維中心使用，開(kāi)創(chuàng)南方電網(wǎng)公司首例無(wú)軌化設(shè)備巡視工作。國(guó)內(nèi)已經(jīng)投用的 57 臺(tái)變電站電力機(jī)器人。傳統(tǒng)的變 電站值班員進(jìn)行人工巡檢，受人員的生理、心理素質(zhì)、責(zé)任心、外部工作環(huán)境、技能技術(shù)水平等影響較大，存在漏巡，缺陷漏發(fā)現(xiàn)的可能性，并存在較大的巡視過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)，巡視效率低下。貴州省凱里供電局研制的變電站智能電力機(jī)器人，根據(jù)操作人員在基站的任務(wù)操作或預(yù)先設(shè)定任務(wù)，操作人員只需通過(guò)后臺(tái)基站計(jì)算機(jī)收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、圖像等信息，即可完成變電站的設(shè)備巡視工作，從而代替人工巡檢。 [1] 變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)因其靈活的控制和運(yùn)行方式、 不受天氣因素影響等優(yōu)點(diǎn) ，為確保變電站設(shè)備安全運(yùn)行發(fā)揮了一定的作用 [2]。 我國(guó)是一個(gè) 發(fā)展中國(guó)家，有 著十幾億的人口，對(duì)于電力的需求是非常巨大的，因此對(duì)于促進(jìn)電力巡檢機(jī)器人的使用，發(fā)展，創(chuàng)新是非常有必要的，現(xiàn)階段我國(guó)的電力巡檢機(jī)器人的使用率并不是很大，但是可以想象的到，在以后的日子里，電力巡檢機(jī)器人會(huì)在電網(wǎng)系統(tǒng)中占據(jù)著非常重要的位置。 研究框架 本文的研究框架（圖 ），其中第一章闌述了研究的背景、目的、意義，提出了研究的框架與研究的方法；第二章 為電力 機(jī)器人技術(shù)概述；第三章概述 電力 機(jī)器人產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程；第四章講述了 電力 機(jī)器人產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則；第五章闌述了 電力機(jī)器人在設(shè)計(jì)中可借鑒的元素 ； 第六章對(duì)電力機(jī)器人的二維、三維建模，及效果圖的展示；最后 是本次設(shè)計(jì)的總結(jié)。 電力機(jī)器人造型設(shè)計(jì) 4 表 研究框架圖 Frame diagram 研究方法 網(wǎng)絡(luò)調(diào)查法 由于互聯(lián)網(wǎng)的普及和信息通訊技術(shù)的發(fā)展。信息與數(shù)據(jù)傳遞的速度和范圍得以提高，這對(duì)社會(huì)科學(xué)的研究方法也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。自 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，各種基于計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的新研究理 念、方法和工具不斷涌現(xiàn)。這些新的研究方法和工具不僅提高了研究效率，同時(shí)也拓展了社會(huì)科學(xué)研究的主題、內(nèi)容和范嗣，促進(jìn)了社會(huì)科學(xué)研究的繁榮與發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)調(diào)查法就是目前備受國(guó)內(nèi)外社會(huì)科學(xué)研究者矚目的一種新的調(diào)查方法。 研究的背景、目的、意義 研究框架與方法 課題的提出 電力機(jī)器人的 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 變電站設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng) 電力機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 電力機(jī)器人的設(shè)計(jì)案例分析 電力機(jī)器人設(shè)計(jì)規(guī)范 電力機(jī)器人設(shè)計(jì)改良方案 實(shí)用原則 美學(xué)原則 電力機(jī)器人遵循的原則 多元化元素 單一元素 電力機(jī)器人設(shè)計(jì)借鑒元素 電力機(jī)器人具體設(shè)計(jì) 總結(jié) 設(shè)計(jì)草圖 設(shè)計(jì)方案匯總 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 網(wǎng)絡(luò)調(diào)查法：泛指在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布調(diào)研信息，并在互聯(lián)網(wǎng)上收集、記錄、整理、分析和公布網(wǎng)民反饋信息的調(diào)查方法。它是傳統(tǒng)調(diào)查方法在網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用和發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)調(diào)查法是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)通信和數(shù)字交互式媒體，按照事先已知的被調(diào)查者的 Email地址發(fā)出問(wèn)卷收集信息的調(diào)查方法。網(wǎng)絡(luò)調(diào)查的大規(guī)模發(fā)展源于 20 世紀(jì) 90 年代。 網(wǎng)絡(luò)調(diào)查具有自愿性、定向性、及時(shí)性、互動(dòng)性、經(jīng)濟(jì)性與匿名性。 網(wǎng)絡(luò)調(diào)查的優(yōu)點(diǎn)：組織簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉、 客觀性 好、不受時(shí)空與地域限制、速度快。 網(wǎng)絡(luò)調(diào)查的缺點(diǎn)：網(wǎng)民的代表性存在不準(zhǔn)確性、網(wǎng)絡(luò)的安全性不容忽視、受訪對(duì)象難以限制。 網(wǎng)絡(luò)調(diào)查法是一種新興的調(diào)查方法，它的出現(xiàn)是對(duì)傳統(tǒng)調(diào)查方法的一個(gè)補(bǔ)充，隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，網(wǎng)上調(diào)查將會(huì)被更廣泛地應(yīng)用。 歸納法 歸納法（ Inductive reasoning）。歸納論證是一種由個(gè)別到一般的論證方法。它通過(guò)許多個(gè)別的事例或 分論點(diǎn) ，然后歸納出它們所共有的特性，從而得出一個(gè)一般性的結(jié)論。歸納法可以先舉事例再歸納結(jié)論，也可以先提出結(jié)論再舉例加以證明。前者即我們通常所說(shuō)之歸納法，后者我們稱為例證法。例證法就是一種用個(gè)別、典型的具體事例實(shí)證明論點(diǎn)的論證方法。歸納法是從個(gè)別性知識(shí)，引出一般性知識(shí)的推理，是由已知真的前提，引出可能真的 結(jié)論 。它把特性或關(guān)系歸結(jié)到基于對(duì)特殊的代表 (token)的有限觀察的類型；或公式表達(dá)基于對(duì)反復(fù)再現(xiàn)的現(xiàn)象的模式 (pattern)的有限觀察的 規(guī)律 。 歸納方法在科學(xué)研究、技術(shù)發(fā)展和 管理決策 過(guò)程中均具有重要的作用 。 (1)提供假說(shuō)。 簡(jiǎn)單枚舉 歸納法、類比和消除歸納法在 科學(xué)發(fā)現(xiàn) 和 技術(shù)發(fā)明 方面都起著重要的作用。如 光的波動(dòng)說(shuō) 的提出和飛機(jī)的發(fā)明過(guò)程中， 類比法 都起了不可缺少的作用。 (2)證明假說(shuō)和理論。完全歸納法和 數(shù)學(xué)歸納法 在這方面具有突出的作用。證明三段論的規(guī)則要用到完全歸納法；證明數(shù)學(xué) 定理 離不開(kāi) 數(shù)學(xué)歸納法 。 (3)確定假說(shuō)的支持度。以 概率 和 統(tǒng)計(jì)方法 為工具的量的歸納法對(duì)確定假說(shuō)的支持度或 置信度 起著決定的作用。 (4)理論擇優(yōu)。這也要靠量的歸納法。 (5)對(duì)事件未來(lái)情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。 (6)各種管理決策。 調(diào)查報(bào)告 電力機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r 目前電力機(jī)器人已在多個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用，它的智能化推動(dòng)著它在應(yīng)用領(lǐng)域的市場(chǎng)前景電力機(jī)器人造型設(shè)計(jì) 6 將是越來(lái)越廣，它在多種場(chǎng)合發(fā)揮著作用，如變電站，高壓線路中等等。 20xx 年 12 月 9 號(hào)中山供電局經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的試運(yùn)行，該局將“智能電力機(jī)器人”正式投入到 500 千伏桂山巡維中心使用，開(kāi)創(chuàng)南方電網(wǎng)公司首例無(wú)軌化設(shè)備巡視工作。傳統(tǒng)的機(jī)器人需要鋪設(shè)類似于火車軌道那樣的磁軌 ，機(jī)器人就只能沿著磁軌作運(yùn)動(dòng)。而最新投入使用的機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了無(wú)軌化運(yùn)作，不需要鋪設(shè)任何軌道，也無(wú)需進(jìn)行任何基建工程，機(jī)器人就可以直接在日常的路面上運(yùn)作，既省下基建施工的時(shí)間，又節(jié)約了投入成本。憑靠機(jī)器人配備的四驅(qū)越野底盤，還可以爬上 30 度的陡坡。該機(jī)器人上配備了激光掃描設(shè)備，可將站內(nèi)的設(shè)備位置，道路掃描為地圖，我們?cè)诤笈_(tái)為它規(guī)劃好巡視路徑后，它就可以按照指示去工作了。 機(jī)器人巡線最大的優(yōu)點(diǎn)則是，無(wú)論白天黑夜還是刮風(fēng)下雨，它都可以在沒(méi)有人看管的情況下能自動(dòng)自覺(jué)并出色完成一般日常巡視所包含的工作內(nèi)容。這樣一來(lái)，機(jī) 器人不但減輕了工作量，而且在遇到嚴(yán)重故障或者惡劣天氣時(shí)，它還可以降低工作人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。 智能機(jī)器人還具有自動(dòng)續(xù)航功能，當(dāng)蓄電池電量低于設(shè)定值時(shí)，它將自動(dòng)駛?cè)氪娣攀疫M(jìn)行充電。據(jù)悉，中山供電局通過(guò)對(duì)智能電力機(jī)器人進(jìn)行了三個(gè)月的試用，已經(jīng)收到不錯(cuò)的成效。此次正式投入使用，在南方電網(wǎng)公司尚屬首例。 20xx 年 11 月 11 日上午，在國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局與世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織舉辦的第十五屆中國(guó)專利獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)大會(huì)上，由國(guó)網(wǎng)山東電力科學(xué)研究院申報(bào)的外觀專利“變電站電力機(jī)器人”榮獲外觀專利金獎(jiǎng)，成為 5 個(gè)金獎(jiǎng)之一。這是國(guó)家電網(wǎng)公司歷史上獲得 的第一個(gè)中國(guó)外觀專利金獎(jiǎng)，也是中國(guó)電力行業(yè)惟一當(dāng)選的金獎(jiǎng)。 變電站電力機(jī)器人能夠全天候全方位全自主對(duì)