【正文】 括系統(tǒng)電源、機(jī)器人本體、控制器、攝像機(jī)、 導(dǎo)航 系統(tǒng) 、 圖像及數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)（機(jī)載部分）， 塔上智能充電塢包括風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)、機(jī)器人承載平臺(tái)和導(dǎo)航模塊， 地面 控制系統(tǒng) 包括監(jiān)控系統(tǒng)、圖像及數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)（基站部分）及監(jiān)視器。 6) 塔上智能充電塢 借鑒軍事上應(yīng)用成熟的加油機(jī)技術(shù)，獨(dú)創(chuàng)塔上充電塢，完成機(jī)器人充電，避免人工更換電池。 4) 智能控制系統(tǒng) 完成機(jī)器人系統(tǒng)的控制功能。 2) 導(dǎo)航系統(tǒng) 采用圖像和無(wú)線(xiàn)通訊相結(jié)合的方式完成導(dǎo)航，完成機(jī)器人上線(xiàn)、越障及自動(dòng) /人工控制充電等功能。巡檢機(jī)器人包括系統(tǒng)電源、機(jī)器人本體、控制器、攝像機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)、圖像及數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)（機(jī)載部分），塔上智能充電塢包括風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)、機(jī)器人承載平臺(tái)和導(dǎo)航模塊，地面控制系統(tǒng)包括 監(jiān)控系統(tǒng)、圖像及數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)（基站部分）及監(jiān)視器。 ( 4) 從運(yùn)動(dòng)控制的角度要求機(jī)構(gòu)的自由度盡量少 , 能實(shí)現(xiàn)解耦控制 , 并且具有符合要求的控制精度。 ( 3) 從實(shí)用的角度要求機(jī)構(gòu)小巧、緊湊、輕質(zhì) , 便于攜帶及上下線(xiàn)操作 。巡線(xiàn)機(jī)器人對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求有 : ( 1) 從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)角度要求機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)、蠕動(dòng)、跨越和避讓輸電線(xiàn)路上的各種障礙物 , 并且末端執(zhí)行器能夠進(jìn)行空間位置姿態(tài)的靈活調(diào)整。 巡線(xiàn)機(jī)器人是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng) , 涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)、自動(dòng)控制、通信、多傳感器信息融合、電源技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。 行走過(guò)程中 , 檢測(cè)裝置不斷檢測(cè)前方障礙物的情況 , 同時(shí)高速球攝像機(jī)對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行拍攝 , 拍到的圖像通過(guò)無(wú)線(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛婀ぷ骰?, 地面工作基站對(duì)線(xiàn)路情況進(jìn)行判斷 , 決定是否對(duì)線(xiàn)路實(shí)施維護(hù) 。 圖 4 自動(dòng)爬行機(jī)器人 從高壓輸電線(xiàn)路巡檢機(jī)器人的研究現(xiàn)狀來(lái)看，輪式行走機(jī)構(gòu)倍受研究人員的青睞，但在爬坡能力、運(yùn)行的速度及運(yùn)行的穩(wěn)定 性等方面還有待于進(jìn)一步完善。該機(jī)器人通過(guò)一對(duì)傘形輪來(lái)現(xiàn)行走。 國(guó)內(nèi)在巡檢機(jī)器人的研究方面主要有武漢大學(xué)、沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、中科院自動(dòng)化研究所和山東科技大學(xué)等單位。日本 Hideo Nakamura 等人開(kāi)發(fā)的蛇形巡檢機(jī)器人如圖 3所示。它靠上方三個(gè)輪子實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)行走，下方輪子起到輔助行走及剎車(chē)的作用。它采用兩輪同時(shí)驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)行走，這種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，驅(qū)動(dòng)力矩大的特點(diǎn)。輪式爬行行走機(jī)構(gòu)具有移動(dòng)平穩(wěn)、速度快和效率高的特點(diǎn)，因此，目前巡檢機(jī)器人多采用此種輪式行走機(jī)構(gòu)。步進(jìn)式行走機(jī)構(gòu)通過(guò)多只手臂的交替移動(dòng)完成在線(xiàn)爬行，行走移動(dòng)為間斷式，其移動(dòng)速度緩慢，效率低。 二、 國(guó)內(nèi)外研究水平綜述 國(guó)外對(duì)高壓輸電線(xiàn)路巡檢機(jī)器人的研究始于上世紀(jì) 80 年代，由日本、美國(guó)、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家先后展開(kāi)了對(duì)高壓輸電線(xiàn)路巡檢機(jī)器人的研究。 國(guó)內(nèi)外目前見(jiàn)諸報(bào)道的輸電線(xiàn)路機(jī)器人，都是功能單一型機(jī)器人，要么只能 巡線(xiàn) ，要么只能除冰。所以，必須對(duì)輸電線(xiàn)路進(jìn)行定期巡視檢查，隨時(shí)掌握和了解輸電線(xiàn)路的運(yùn)行情況，線(xiàn)路周?chē)h(huán)境和線(xiàn)路保護(hù)區(qū)的變化情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除隱患，預(yù)防事故的發(fā)生，確保供電安全。 華北電網(wǎng)有限公司科技項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 項(xiàng)目名稱(chēng)： 輸電線(xiàn)路 智能 巡線(xiàn) 機(jī)器人 申請(qǐng)單位： 起止時(shí)間： 年 月 至 年 月 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 ： 通信地址： 郵政編碼： 聯(lián)系電話(huà)： 傳 真： 申請(qǐng)日期： 年 月 一、 目的和意義 電能傳輸必須依靠高壓輸電線(xiàn)路。由于輸電線(xiàn)路分布點(diǎn)多面廣，所處地形復(fù)雜，自然環(huán)境惡劣，電力線(xiàn)及桿塔附件長(zhǎng)期暴露在野外，因受到持續(xù)的機(jī)械張力、電氣閃絡(luò)、材料老化的影響而產(chǎn)生斷股、磨損、腐蝕 等損傷，必須及時(shí)修復(fù)或更換。傳統(tǒng)的人工巡檢方法不僅工作量大而且條件艱苦，特別是對(duì)山區(qū)和跨越大江大河的輸電線(xiàn)路的巡檢，存在很大的困難，甚至有一些巡檢項(xiàng)目靠常規(guī)方法難以完成，因此，利用機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)巡線(xiàn)成為保障線(xiàn)路安全運(yùn)行的一種必要手段。本方案提出一種以輕量級(jí)機(jī)器人 底盤(pán)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)添加模塊化功能單元進(jìn)行功能 /性能擴(kuò)充的機(jī)器人設(shè)計(jì)思路，不僅可實(shí)現(xiàn)目前輸電線(xiàn)路 巡線(xiàn) 、除冰的需求，而且系統(tǒng)具備極強(qiáng)的可升級(jí)性， 適應(yīng)智能電網(wǎng)未來(lái)新需求。從國(guó)內(nèi)外巡檢機(jī)器人的發(fā)展來(lái)看 ， 用于巡檢機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)主要有步進(jìn)式行走機(jī)構(gòu)和輪式行走機(jī)構(gòu)。輪式行走機(jī)構(gòu) 依靠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的行走輪與線(xiàn)路之間的摩擦，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人前進(jìn)。如：日本東京電力公司研制的光纖復(fù)合架空地線(xiàn)巡檢機(jī)器人如圖 l 所示。加拿大魁北克水電研究院研制的 HQLine— Rover 遙控小車(chē) 如 圖 2 所示。該機(jī)器人靠輪式行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了在直線(xiàn)線(xiàn)路段的穩(wěn)定行走。該機(jī)器人有多個(gè)小車(chē)組合連接而成，每個(gè)小車(chē)自身攜帶驅(qū)動(dòng)輪，通過(guò)各個(gè)小車(chē)協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的在線(xiàn)移動(dòng)。如武漢大學(xué)研制的架空高壓輸電線(xiàn)路自動(dòng)爬行機(jī)器人 如 圖 4所示。亦采用了輪式行走機(jī)構(gòu)。 三、 項(xiàng)目的理論和實(shí)踐依據(jù) 1. 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容的原理簡(jiǎn)述 機(jī)器人完成一次巡檢任務(wù)的工作過(guò)程為 ： 首先通過(guò)絕緣斗臂車(chē)或人工爬到線(xiàn)塔上吊裝的方式將機(jī)器人安裝到相線(xiàn)上 ； 然后地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出開(kāi)機(jī)控制命令 , 機(jī)器人本體計(jì)算機(jī)在接收到運(yùn)行命令后 ， 驅(qū)動(dòng)機(jī)器人沿輸電線(xiàn)行走 。 同時(shí)對(duì)機(jī)器人本身的工作狀態(tài) 進(jìn)行監(jiān)控 , 決定是否對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)給予干預(yù)。但機(jī)械機(jī)構(gòu)是整個(gè)系統(tǒng)的核心技術(shù) , 是目前制約巡線(xiàn)機(jī)器人走向?qū)嵱没恼系K之一。 ( 2) 從機(jī)器人系統(tǒng)的角度要求機(jī)構(gòu)要有一定的負(fù)載能力 , 便于安裝各種監(jiān)測(cè)儀 器、信息傳輸設(shè)備 , 并與導(dǎo)線(xiàn)形成等電勢(shì)體。 在故障情況下 , 防止機(jī)器人摔落。 巡線(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)由巡檢機(jī)器人、塔上智能充電塢和地面控制系統(tǒng)組成。 實(shí)現(xiàn)上述功能的巡線(xiàn)機(jī)器人需要解決的關(guān)鍵技術(shù)有： 1) 線(xiàn)上行走 /攀爬機(jī)構(gòu) 完成機(jī)器人沿輸電線(xiàn)路行走 /攀爬的功能，并能跨越防震錘等較小障礙物。 3) 垂直起降 /越障機(jī)構(gòu) 采用創(chuàng)新的四旋翼機(jī)構(gòu)，解決了機(jī)器人上線(xiàn)、越障及自動(dòng) /人工控制充電等功能。 5) 機(jī)器人供電系統(tǒng) 負(fù)責(zé)為巡線(xiàn)機(jī)器人供電，采用 2 種創(chuàng)新技術(shù) 解決。 四、 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容和實(shí)施方案 1. 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容 巡線(xiàn) 機(jī)器人系統(tǒng)由巡檢機(jī)器人 、塔上智能充電塢和 地面 控制系統(tǒng) 組成。 實(shí)現(xiàn)上述功能的巡線(xiàn)機(jī)器人 需要解決的關(guān)鍵技術(shù)有： 1) 線(xiàn) 上行走 /攀爬機(jī)構(gòu) 完成機(jī)器人沿輸電線(xiàn)路行走 /攀爬的功能，并能跨越防震錘等較小障礙物 。 3) 垂直起降 /越障機(jī)構(gòu) 采用創(chuàng)新的四旋翼機(jī)構(gòu)，解決了機(jī)器人上線(xiàn)、越障及自動(dòng) /人工控制充電等功能 。 5) 機(jī)器人供電系統(tǒng) 負(fù)責(zé)為巡線(xiàn)機(jī)器人供電，采用 2 種創(chuàng)新技術(shù)解決 。 2. 技術(shù)路線(xiàn) 思明公司采用自主研發(fā)核心技術(shù)，外聘專(zhuān)業(yè)人員協(xié)作的方式進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)。公司下設(shè)質(zhì)量檢驗(yàn)部對(duì)外協(xié)零件嚴(yán)格把關(guān)驗(yàn)收，再由裝配部進(jìn)行調(diào)試安裝。技術(shù)路線(xiàn)如下： 凍 雨 模 擬 實(shí) 驗(yàn) 室現(xiàn) 場(chǎng) 測(cè) 試 X X輸 電 線(xiàn) 路導(dǎo) 航 系 統(tǒng)線(xiàn) 上 行 走/ 攀 爬 機(jī)構(gòu)智 能 機(jī) 器人 本 體智 能 機(jī) 器人 實(shí) 驗(yàn) 室測(cè) 試機(jī) 器 人供 電 系 統(tǒng)外 部 電 源系 統(tǒng)電 源 系 統(tǒng)實(shí) 驗(yàn) 室 測(cè)試成 套 設(shè) 備實(shí) 驗(yàn) 室 測(cè)試成 套 設(shè) 備現(xiàn) 場(chǎng) 測(cè) 試設(shè) 備 驗(yàn) 收鑒 定檢 測(cè)過(guò) 程