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经过10天的实验和观察,由吴忠供电局和武汉大学共同合作研制的首台输电线路巡检机器人一次性试验成功,揭开了公司输电线路运维智能化新篇章。
目前我国正在建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展的坚强智能电网。而输电线路作为智能电网的血管命脉,长期暴露在野外,分布点多、面广,所处地形复杂,自然环境恶劣,采用传统的人工巡检风险大、强度大、难度大,常受如高山、湖泊等环境的制约,车辆和行人无法进入,甚至对作业人员的人身安全造成威胁。机器人(robot)作为科学技术智能化的高等产物,是一种自动执行工作的机器装置,用以协助或取代人类,从事高精尖产业或风险较大的工作。如将机器人进行专业化改进,用于急、难、险、重的输电线路杆段巡检,既可以减轻工人巡线的劳动强度,降低高压输电的运行维护成本,还可以提高巡检作业的质量和科学管理技术水平。
2009年,吴忠供电局立足实际,创新思路提出了《输电线路自动巡检系统研究和应用》课题。2010年底,经公司鼎力支持,该课题落地吴忠供电局,经与武汉大学(乙方)一年的协同合作,在完成了巡检机器人雏形的研究、规划、组装、模拟试验后,于2011年11月16日-24日,在吴忠供电局110千伏青河线杆段首次进行了上线试验,完成了预定的功能试验项目,得到了公司科信部的认可。
亮相一:雏形样机。本次研究的雏形样机重量为65千克,外形尺寸(800x500x800mm3),最大行驶速度为4公里每小时,电池容量与工作时间为42V30Ah锂离子电池,可连续工作10小时,无线网络通信距离大于2千米,搭载设备了2台可见光摄像机。
亮相二:过桥。过桥是为机器人在输电线路架空地线畅通行走的而搭建关键辅助设施,其设计既要满足强度要求,又要满足杆塔导地线空气间隙要求,同时还不能伤及地线,出现集中应力,此次试验采用的过桥分为两种,一种为短浮动,一种为直杆结构,两种过桥可满足所有杆塔型式,确保机器人即可实现空间受限的直线杆和耐张杆塔的绕跨,又为今后机器人起点上线,终点下线提供了技术保障。
此次过桥设计一是实现了多种杆型的总体统一设计,促使机器人过桥越来越具有通用性的特点;二是实现了传统整体安装向元件组装转换,解决了过桥在带电线路安装尺寸受限的问题。此次巡线机器人过桥设计已通过吴忠供电局送电工区申请国家实用新型专利(共2项),目前正在受理过程中。
亮相三:行驶、越障。机器人携带共计12个霍尔电机,共有7个自由度,控制器采用CAN总线的主从分布式结构,可进行机械奇偶臂前后、左右、上下、旋转,夹爪收紧、打开,滚轮前后滚动,再配以障碍物自主检测与定位系统,以局部自主为主、辅助地面遥控的控制方式,可采取滚动行走,蠕动爬行或越障,再加上由主动轮、压紧轮和夹爪构成的“双保险”结构,可以保障机器人在任意位姿或状态下,不脱离地线或过桥,确保了机器人在行走、越障过程中的安全。
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