高压输电线路巡检机器人机械结构研究现状及发展趋势

高压输电线路巡检机器人机械结构研究
现状及发展趋势
摘要：高压输电线路本身不同于一般的输电线路，其本身因为高压电的缘故而具备一定的电磁场，本身的危险性更高。

一旦高压输电线路出现问题，则直接的后果就是难以进行检修，这是一个比较核心的问题，主要是因为在实际的检修过程中，很容易出现人员的安全问题。

这也就需要采用科学技术来解决相应的问题。

当前已经出现了巡检机器人，其能很好的代替人工来完成高压输电线路的巡检，从而确保高压输电线路更好的使用。

但在目前来看，这些巡检机器人本身的机械结构还不够完善。

所以，本文将从高压输电线路巡检机器人机械结构研究现状入手，全面展开高压输电线路巡检机器人机械结构研究现状及发展趋势。

关键词：高压输电线路；巡检机器人；巡检机器人机械结构；巡检机械人现状；巡检机械人发展
一、引言
巡检机器人是一种全新的机器人类型，其主要是用来进行巡逻和检修，一般来说，在我国的危险工作中，比较容易使用巡检机器人来代替人工，从而降低人员出现危险的可能性。

在我国的高压输电线路之中，巡检机器人的使用已经成为了当前最核心的内容，其主要是因为巡检机器人能很好的提升安全性。

但是目前来看，我国的巡检机器人发展还不够完善，其本身的机械结构不够先进，一些复杂的地形，可能会让巡检机器人无法完成工作，或者一些地方过于狭小，可能巡检机器人会出现无法操作的问题，这些都是当前困扰着我国巡检机器人使用的核心问题，为了更好的解决相应的问题，就必然需要做好巡检机器人机械结构的全面升级，其具体如下：
二、高压输电线路巡检机器人机械结构研究现状
随着国家电网的大力发展，人们对高压线路的安全稳定运行要求日益增高，因此高压输电线路的人工巡检任务也日趋繁重。

利用智能机器人技术代替传统的巡检方法已经是国内外的研究热点。

国内关于输电线路巡检机器人的研究工作始于20 世纪 90 年代末。

在国家科研课题的大力支持下，武汉大学、中科院自动化所、中科院沈阳自动化所、山东大学、山东科技大学等多家单位开展了高压输电线路巡检机器人的研制工作。

两臂式结构巡检机器人的研究以武汉大学吴功平教授的研究成果最为显著。

从 2002 年开始，武汉大学科研团队针对 220 kV 单分裂相线研制了两臂回转式悬挂机构，针对 220～ 500 kV 多分裂导线研制了带电作业的自主巡线机器人样机，后期又进行过改进，先后设计了多款“LineBot”系列高压输电线路巡检机器人，依据巡检作业任务，将其分为两类:穿越式巡检机器人和跨越式巡检机器人。

穿越式巡检机器人采用轮、臂、夹持器复合式的机械臂，两臂同侧悬挂，在改造后的地线( 对防震锤、悬垂线夹进行改造，增设过桥结构) 上行走时，行走轮不脱离线路，直接滚动通过障碍。

跨越式高压输电线路巡检机器人采用反对称布置的 7 自由度双臂结构，滚动行驶时，借助压紧轮机构的压紧和放松，增强爬坡能力和行驶的平稳性; 越障时，双臂交替越过防震锤、间隔棒等障碍，但是跨越复杂障碍时，有很大的局限性。

2019 年，武汉大学研制出一款新型的高压线路救援机器人，利用行走机构沿地线的滚动、压紧机构的压紧运动力以及救援夹爪末端提供的夹持运动去救援。

从 2002 年开始，中国科学院院沈阳自动化研究所研发了“AApe” 系列电力线路巡检作业机器人。

该类巡检机器人一般采用轮、臂复合的仿猿手臂机械机构，前后两臂采用反对称布置。

整个机器人分为机械臂、质心调节机构以及控制箱 3 个模块，通过质心调节机构调节整机的重心，实现稳定越障。

每个机械臂有腕关节、肘关节和伸缩关节 3 个关节，满足执行末端 6 个自由度的需求，完成立体空间的线路抓取。

它在直线段时，采用行走轮滚动行走，行走速度快; 越障时，两臂交替蠕动越障，有一定的越障能力，但是跨越耐张线塔时存在较大的局限性。

2018 年，针对直线段输电线路大跨度巡检作业任务，沈阳自动化研
究所应用人类爬树的运动原理，研发了一种新型四臂巡检机器人。

4 个机械臂反
对称布置在被动铰链相连的 2 个箱体上，其夹紧轮可以提高整机的爬坡能力。

高压输电线路三臂巡检机器人的研究以山东科技大学为代表。

第一代三臂巡
检机器人是由中科院自动化研究所、山东大学联合研发的，其前后两柔性臂采用“两重四连杆机构”，整机 16 个关节可以保证执行末端达到需要的位姿，但是
控制比较复杂，整机质量较大。

2016 年，山东科技大学研发了一种新型巡检机
器人，该巡检机器人采用新型三臂式全驱动机械结构，完成移动平台沿地线的直
线行走以及跨越障碍功能，可在不改造情况下穿越防震锤，跨越悬垂线夹和改造
后的耐张过桥。

后期经过改进，开发了适于沿地线行走越障的新一代巡检机器人———金刚机器人。

另外，国内还有上海大学、华北电力大学、四川大学等多家机构进行了相关
的关键技术研究，并取得了一定的成绩。

综上所述，输电线路机器人代替人工沿线路行走、跨越各种障碍完成各项巡
检或带电作业任务得到了更多的重视和发展，现有机器人在跨越简单障碍（如防
震锤、悬垂线夹）等方面具有较成熟的方案和技术。

然而，在跨越复杂障碍方面，特别是跨越塔杆或引流线方面与国外还有一定的差距。

三、高压输电线路巡检机器人机械结构发展趋势
1.以微小型结构为主要发展方向
在目前来看，巡检机器人未来的主要发展方向也就是要进行微小型结构的研究，这是因为很多复杂的地形，现有的巡检机器人因为体积太大而无法操作，所以，就需要让巡检机器人能更小，才能更好的满足实际的巡检工作。

2.强调机械人的多功能
高压输电线路的工作是一项复杂的工作，巡检的过程中，需要处理的信息非
常多。

所以也就需要巡检机器人能有更多的功能，这些更多的功能，就可以让巡
检机器人具有更多的用途。

甚至可以增加一些先进的军用科技，必要的时候，巡
检机器人还可以成为输电线路的保护者。

3.在材料的使用上要新型化
现有的巡检机器人本身最大的问题就是非常容易损坏，这是因为其本身使用
的材料耐用度不够，因此，为了让巡检机器人的使用更好的满足实际的需求，就
需要考虑全新材料的应用。

这样可以保证巡检机器人的使用是符合需求的。

当然，全新的材料必然也有全新的性能，可以更好的满足多功能化的要求。

四、结语
综上所述，我国的高压输电线路在目前来看，已经大部分都使用巡检机器人
来完成巡检工作，这是为了更好的解决对于人力资源的以来，从而确保降低对于
人员的伤害，这样可以很好的提升高压输电线路的寻见效果。

但是目前来看，我
国的巡检机器人还不够完善，主要是因为其本身的机械结构不够完善，很多比较
高难度的任务仍旧需要依靠人工来完成，而实质上，这些高难度任务才是需要巡
检机器人来完成的任务，也是其中危险性最高的任务，所以，巡检机器人的全面
升级才是关键，这样才能保证巡检机器人符合实际的工作需求。

在目前来看，现
有的巡检机器人研究中已经找到了未来的发展方向，只要按照目前研究的方向继
续的发展，就基本上可以保证巡检机器人的问题被有效的解决。

则针对此类情况，本文提出了上述内容，详细的阐述了关于高压输电线路巡检机器人机械结构的现
状与未来的升级方向。

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