[發(fā)明專利]一種用于架空輸電線纜的可重構(gòu)機(jī)器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310083704.5
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103259216A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白玉成;吳功平;李水霞;王偉;嚴(yán)宇;楊志勇;程前
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: H02G1/02
• 分類號: H02G1/02;B25J9/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，尤其是涉及一種用于架空輸電線纜的可重構(gòu)機(jī)器人。?

背景技術(shù)

架空高壓輸電線路是電力能源輸送的大動(dòng)脈，其特點(diǎn)是架空懸掛結(jié)構(gòu)、高電壓、大電流，以及它所經(jīng)歷的特殊地理環(huán)境如跨越大江大河、穿越崇山峻嶺和原始森林。電纜、金具及桿塔長期暴露在野外，受持續(xù)機(jī)械張力、風(fēng)力舞動(dòng)、電氣閃絡(luò)以及材料老化因素的影響，導(dǎo)致高壓線纜出現(xiàn)斷股、磨損、腐蝕、脫落，給電力供應(yīng)造成安全隱患。為保障輸電線路的安全正常運(yùn)行，需要定期和不定期地對線路進(jìn)行檢測和維護(hù)作業(yè)。目前，這類在危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的特殊作業(yè)基本上都是由人工來完成的。?

架空高壓線路自動(dòng)巡檢機(jī)器人可以在沒有人工干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡檢，勞動(dòng)強(qiáng)度相對較低，巡檢效率高，巡檢費(fèi)用也相對較低，受到電力行業(yè)和政府的高度重視，近幾年國外研究機(jī)構(gòu)對高壓巡檢機(jī)器人的研究也非常活躍,中國、日本、美國、加拿大、泰國等國的一些研究機(jī)構(gòu)先后開展了巡線機(jī)器人的研究。近十年來，國內(nèi)外有一些研究機(jī)構(gòu)從事高壓線路機(jī)器人的研究，國外比較突出的研究機(jī)構(gòu)有加拿大魁北克水電研究院研院、日本Kyushu公司、日本chubu電氣公司、日本政法大學(xué)、美國North?Carolina大學(xué)、韓國電氣研究院等，sawada等人研究了能夠在地線上巡檢移動(dòng)機(jī)器人，它可以通過自身攜帶導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)越障，但適應(yīng)性較差。日本sato公司生產(chǎn)輸電線路探傷巡線小車，可以實(shí)現(xiàn)地面遙控行走，但不能實(shí)現(xiàn)越障，加拿大魁北克水電研究院的Serge?Montam?bault等人研制的HQ?LineROver遙控小車，可以實(shí)現(xiàn)電力線纜除冰、巡檢、維護(hù)等功能，但無越障能力，?只能在兩線塔間工作。斯洛文尼亞Ljubljana大學(xué)的Jaka?Katrasnik提出一種既能攀爬又能飛行的機(jī)器人，可以通過在線感應(yīng)取能的方式，保證飛行的續(xù)航能力，這種機(jī)器人具有直升機(jī)巡線效率高的特點(diǎn)，同時(shí)又不需要配套的地勤支持，但控制難度比較大，造價(jià)昂貴。Nicolas?Pouliot提出一種基于LineScout技術(shù)的巡線機(jī)器人，它具有兩個(gè)并列臂，一個(gè)臂用于在線纜上滾動(dòng)另一個(gè)臂用于爬行，Paulo?Debenset設(shè)計(jì)出一種能在四分裂導(dǎo)線上攀爬的巡線機(jī)器人。?

國內(nèi)在國家863計(jì)劃的大力支持下發(fā)展也很迅速，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所、中科院自動(dòng)化所、武漢大學(xué)、山東大學(xué)、山東科技大學(xué)、天津大學(xué)，上海大學(xué)等科研院所分別在沿不同電壓等級的單分裂或多分裂火線、地線巡檢的機(jī)器人做了許多重要研究，部分樣機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跨越防震錘、耐張線夾、懸垂線夾、跳線等各種典型障礙。1998年武漢水利電力大學(xué)吳功平教授研制出高壓線路巡線小車，采用單體三驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)越過防震錘、懸垂絕緣子等障礙,在國家863計(jì)劃和公牛電器公司的支持下研制出220KV單分裂相線巡線機(jī)器人，該機(jī)器人采用雙臂交錯(cuò)攀爬的運(yùn)動(dòng)模式，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)越過防震錘、懸垂線夾、耐張線夾和跳線等障礙物。中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所王洪光等采用單目攝像頭定位和視覺伺服的方法，實(shí)現(xiàn)巡線機(jī)器人的自主越障,運(yùn)動(dòng)學(xué)上采用的是雙臂攀爬的方式實(shí)現(xiàn)。山東科技大學(xué)、山東大學(xué)、天津大學(xué)針對110KV輸電線路特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出110KV輸電線路自動(dòng)巡線機(jī)器人，采用的是3手臂結(jié)構(gòu)模式，可以跨越諸如防震錘、耐張線夾、懸垂線夾、跳線等各種典型障礙。?

在巡線機(jī)器人攀爬過障實(shí)現(xiàn)方式上國內(nèi)已經(jīng)形成兩種主流結(jié)構(gòu)模式，一種是以武漢大學(xué)、中科院沈陽自動(dòng)化所、中科院自動(dòng)化所等為代表的雙臂交錯(cuò)攀爬結(jié)構(gòu)，另一種是以天津大學(xué)、山東科技大學(xué)、山東大學(xué)為代表的三臂攀爬結(jié)構(gòu)。他們的實(shí)現(xiàn)方式各有千秋，都能夠滿足巡線過障要求。?

目前，巡線機(jī)器人的研究技術(shù)方案大多是基于雙臂或三臂的攀爬模式。這兩種模式一方面過障效率偏低，另一方面只能針對有限種類的障礙物進(jìn)行越障，而高壓線路上金具種類繁多，而且不斷涌現(xiàn)新型電纜和金具，單一的機(jī)械結(jié)構(gòu)難以滿足電力輸送線路金具日新月異的變化，用戶更希望使用一種適應(yīng)程度更高的機(jī)器人，可重構(gòu)機(jī)器人正可以滿足這一要求。可重構(gòu)機(jī)器人系統(tǒng)是由一套具有各種尺寸和性能特征的可交換的組成，能夠被裝配成各種不同構(gòu)形的機(jī)器人，以適應(yīng)不同的工作。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的適應(yīng)程度不高，工作效率低的技術(shù)問題；提供了一種可重構(gòu)的，更加適應(yīng)各種工作環(huán)境的，工作效率更高的一種用于架空輸電線纜的可重構(gòu)機(jī)器人。?

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：?