【正文】 2) 局部自主越障控制的實(shí)現(xiàn)。新一代巡檢機(jī)器人如圖 3 2，（ 1）和（ 5） ——主動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人行走；（ 2）和（ 6） ——移動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)夾爪上升下降動(dòng)作；（ 3）和（ 7） ——移動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)手臂上升下降動(dòng)作；（ 4）和（ 8） ——轉(zhuǎn)動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn)動(dòng)作；（ 9） ——移動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)雙臂變距；（ 10） ——移動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)質(zhì)心調(diào)節(jié)。 第一代（左）與第二代（右）機(jī)構(gòu)與配置簡(jiǎn)圖 14 新 一代機(jī)器人對(duì)夾持工具進(jìn)行了改進(jìn)，從以前的手爪夾持穩(wěn)定改成了現(xiàn)在的下部雙輪加緊穩(wěn)定。前臂和后臂上安裝有移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副用來(lái)上下移動(dòng)前后臂， 可以轉(zhuǎn)動(dòng)前后輪與機(jī)器人本體從而翻越障礙物。本體通過(guò)兩個(gè)平移關(guān)節(jié)與兩臂相連。 機(jī)器人規(guī)格 總重量 30kg 機(jī)械手張力 10kg 長(zhǎng) 660mm 寬 360mm 高 1000mm 最大形變 5mm 機(jī)械結(jié)構(gòu) 如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 15176。 90176。 翻越單懸垂線夾 13 技術(shù)參數(shù) 表 2錯(cuò)誤 !未找到引用源。 12 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ； 3) 機(jī)器人能夠翻越 OGWs 上的懸垂線夾，此處給出典型的單懸垂線夾，如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 1) 機(jī)器人能夠以 ，能爬上最大傾角 25176。但是在實(shí)際環(huán)境中，高壓電力線路上有很多障礙物或難題，例如，防震錘，壓接管，帶絕緣子的單掛點(diǎn)、雙掛點(diǎn)，傾斜的線路等等。下面僅對(duì)兩輪雙臂機(jī)器人的典型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)的討論。 11 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展 中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所 中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研 究所研制了基于輸電線路行走的巡檢機(jī)器人，主要目的是用來(lái)對(duì)高壓架空電線進(jìn)行巡檢，現(xiàn)在已經(jīng)做成樣機(jī)進(jìn)行了很多實(shí)驗(yàn)。如水平移動(dòng)為普通模式，跨越懸垂線夾是 Acrobatic Mode 1，從 Loading Pipe 移動(dòng)到電纜線上為 Acrobatic Mode 2； 3) Expliner 使用重心轉(zhuǎn)移法跨越障礙物 ，并用遙控與局部自主控制結(jié)合，將跨越障礙物分為個(gè)簡(jiǎn)單步驟之后，完成每步時(shí)機(jī)器人自動(dòng)調(diào)節(jié)重心來(lái)達(dá)到相應(yīng)的動(dòng)作要求； 4) Expliner 有四個(gè)傳感裝置能同時(shí)檢測(cè) 4 根電線一組的電纜。 10 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 新一代 Expliner 的控制結(jié)構(gòu)較上一代有了很大的改善，主控芯片是 HiBot 公司生產(chǎn)的 HiBot SH2 Tiny Controller，如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 機(jī)器人在做直線移動(dòng)時(shí)能到達(dá)更高水平的自治控制，不用人控制 Expliner 都能自動(dòng)在輸電線路上巡檢并反饋線路情況。 Expliner 的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖 控制系統(tǒng) Expliner 是工作在半自動(dòng)工作模式的，也即始終有人來(lái)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，只不過(guò)并不是每個(gè)細(xì)節(jié)動(dòng)作都需要控制。下部有一個(gè)搭載著 CounterWeight 的一個(gè)2DOF 機(jī)械手，中間通過(guò)一根垂直基座桿連接起來(lái)?；喯虏坑幸粋€(gè) Safety Hook 保證機(jī)器人在大風(fēng)或者以外情況下不會(huì)墜落。 所示， Expliner 是設(shè)計(jì)來(lái)執(zhí)行遠(yuǎn)程高壓線纜巡檢的機(jī)器人，它是基于主體上部的兩個(gè)滑輪內(nèi)部的合成橡膠與電線的摩擦來(lái)移動(dòng)的，滑輪由直流電機(jī) M1， M2 驅(qū)動(dòng)。 Expliner 在傾斜的電纜線上移動(dòng)并越障 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。傾角的電纜線，還能在傾斜狀態(tài)翻越障礙，如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。移動(dòng)過(guò)程中對(duì)電纜線進(jìn)行安全檢測(cè)； 2) Expliner 能快速安全穩(wěn)定的跨過(guò)間隔器，如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 研發(fā)人員們克服了這些問(wèn)題，用 Explainer 進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。 Expliner 典型實(shí)驗(yàn) Explainer 能在不斷電的情況下，對(duì)高壓輸電線路進(jìn)行巡線檢查，從而起到預(yù)防性的維護(hù)作用。 日本 Expliner Expliner 是由日本 HiBot 公司和關(guān)西電力公司合作開發(fā)研制的高壓電線巡線機(jī)器人，主要目的是用來(lái)對(duì)高壓架空電線進(jìn)行巡檢，現(xiàn)在已經(jīng)做成樣機(jī)進(jìn)行了很多實(shí)驗(yàn)。 LineScout 3D 機(jī)械結(jié)構(gòu) 控制系統(tǒng) 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 CAM1， CAM2， CAM3 為機(jī)器人的三個(gè) CCD 相機(jī)。 DPL 電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪臂的折疊與展開。 GRP1， 2 為手爪的爪臂。 所示， DIS1， 2 為移動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 LineScout性能參數(shù) 電纜組成與周圍環(huán)境 導(dǎo)體直徑 1260mm 拼接處直徑 2585mm 障礙物最大寬度 導(dǎo)線最高溫度 ℃ 導(dǎo)線數(shù)量 14 電力線最大坡度 25176。 緊固防震錘螺釘 5 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 所示； 4) 用攜帶的機(jī)械臂簡(jiǎn)單修復(fù)電力線，如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 左所示； 2) 紅外探傷，如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 4 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 LineScout在電力線路上巡檢 基本功能： 應(yīng)用環(huán)境： OGWs(架空地線 )與相線，利用輪子移動(dòng)，輪爪結(jié)合跨越懸垂線夾，如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 所示。 圖 1–錯(cuò)誤 !未找到引用源。在機(jī)器人研究領(lǐng)域中，電力機(jī)器人屬于典型的特種機(jī)器人，其研究應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，在國(guó)際你上形成了獨(dú)特的電力機(jī)器人應(yīng)用研究領(lǐng)域，特別是機(jī)器人技術(shù)在架空輸電線路巡檢、異物清除等方面的應(yīng)用研究更是電力機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。人工檢測(cè)如飛機(jī)巡航則只能檢測(cè)輸電線的上半部分。 右）。 早期，傳統(tǒng)的巡線方法采用人工目測(cè)（ 圖 1–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 1 附件 2： 國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目 實(shí)施方案 項(xiàng)目名稱： 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： 傳 真： 申請(qǐng)日期： 年 月 2 1 目的和意義 采用高壓和超高壓架空電力線是長(zhǎng)距離輸配電力的主要方式，高壓和超高壓線路的安全運(yùn)行是遠(yuǎn)距離輸電的保障。但是，架空輸電線路長(zhǎng)期暴露在野外，因受到持續(xù)的機(jī)械張力、風(fēng)吹日曬、材料老化 的影響，經(jīng)常出現(xiàn)段股、磨損、腐蝕等損傷，如不及時(shí)修復(fù)更換，原本微小的破損和缺陷就可能擴(kuò)大，最終導(dǎo)致嚴(yán)重事故，造成大面積停電，從而帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。 左）和飛機(jī)巡航（ 圖 1–錯(cuò)誤 !未找到引用源。人工目測(cè)往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力而事倍功半，且受制于作業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)和個(gè)人素質(zhì)，人身安全還得不到保障。利用機(jī)器人帶電巡檢和維護(hù)超高壓輸電網(wǎng) 絡(luò)，不但可以減輕工人千里巡線和帶電作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且對(duì)提高電網(wǎng)自動(dòng)化水平、保障電網(wǎng)安全運(yùn)行具有重要意義。架空輸電線路機(jī)器人是以移動(dòng)機(jī)器人為載體，攜帶檢測(cè)儀器或作業(yè)工具，沿架空輸電線路的地線或?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)，對(duì)線路進(jìn)行檢測(cè)、維護(hù)等作業(yè)。 人工檢測(cè)高壓線路（左）與無(wú)人機(jī)巡檢高壓線路（右） 3 2 國(guó)內(nèi)外研究水平綜述 國(guó)外研究進(jìn)展 加拿大 LineScout LineScout 是加拿大魁北克水電研究院與不列顛哥倫比亞電力傳輸公司合作開發(fā)研制的一款專門用來(lái)巡檢電力線路的機(jī)器人，如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 所示。 跨越懸垂線夾 典型應(yīng)用： 1) 用 CCD 相機(jī)檢查電力線路的安全隱患，如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 右所示； 3) 用攜帶的機(jī)械臂擰緊防震錘螺釘，如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 所示。 CCD 相機(jī)視角（左）與紅外探傷（右） 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 簡(jiǎn)單修復(fù)電力線 表 2錯(cuò)誤 !未找到引用源。 環(huán)境溫度 0℃ 40℃ 平臺(tái) 重量 100KG 長(zhǎng)度高度 , 牽引力 500N 直線速度 電池續(xù)航時(shí)間 通信距離 電磁屏蔽 最大電流電壓值 735KV1000A 機(jī)械結(jié)構(gòu) LineScout 整體機(jī)械結(jié)構(gòu)如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ROL1， 2 兩個(gè)電機(jī)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng) SAFETY ROLLER 的開閉。 ARM1， 2 驅(qū)動(dòng)爪臂來(lái)控制手爪的開閉。 ROT與 TRA 電機(jī)用來(lái)展開機(jī)器人的輪臂結(jié)構(gòu)和夾爪結(jié)構(gòu)。 6 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 控制系統(tǒng) 技術(shù)亮點(diǎn) 經(jīng)過(guò)分析將 LineScout 的技術(shù)亮點(diǎn)總結(jié)為以下幾點(diǎn)： 1) LineScout 的本體設(shè)計(jì)非常精妙，移動(dòng)輪爪結(jié)構(gòu)，爪臂結(jié)構(gòu)與中心承重結(jié)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而在幾個(gè)結(jié)構(gòu)的展開與閉合之間跨越障礙物； 2) LineScout 搭載的云臺(tái)攝像機(jī)設(shè)計(jì)與安排的合理，兩個(gè)在爪臂結(jié)構(gòu)端，一個(gè)載輪臂端，還有一個(gè)在機(jī)械臂上，能讓機(jī)器人的視野 最大化； 3) LineScout 搭載了一個(gè)機(jī)械臂模塊，功能強(qiáng)大，運(yùn)行穩(wěn)定，已在多環(huán)境下試驗(yàn)成功。 7 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。但是在實(shí)際環(huán)境中 ，高壓電纜線路上有很多障礙物或難題，例如， Cable Spacer， Clamp Suspender，傾斜的電纜線等等。 1) Expliner 在水平線纜上的平均移動(dòng)速度是 27m/min，大于項(xiàng)目指標(biāo) 20m/min。 所示； 3) Expliner 能夠爬上最大 30176。 所示； 4) Expliner 能在單根 Loading Pipe 上移動(dòng)并爬上電纜線。 所示； 5) Expliner 能越過(guò)懸垂線夾。 跨越間隔器 8 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 Expliner 從 Loading Pipe 到電纜線轉(zhuǎn)移 機(jī)械結(jié)構(gòu) 如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到