高压输电线路除冰机器人机械本体结构的研究

北方输电线路冬季因受冰雪危害引起的供电中断事故严重,修复工作难度大、周期长、停电面积广,是全世界范围内需解决的难点问题。针对高压输电线路覆冰情况,提出了一种线路除冰机器人,由移动机构、除冰刀具、电源系统和控制系统组成,机器人利用固定在前端的三角形刀具的撞击力清除覆冰;驱动轮采用V型结构,适应一定范围的线径,采用的锁紧机构和防倾倒机构,为机器人提供了足够的稳定支撑,有效防止了机器人激烈碰撞时向后倾斜。该机器人体较小、除冰效率高,可清除厚度20mm的覆冰。     

输电线路除冰机器人关键技术综述

输电线路覆冰严重危害到电网的安全稳定运行,与传统除冰方法相比,采用机器人除冰在能耗、成本及安全性等方面具有优势.作为一个新兴的研究领域,国内外对除冰机器人的研究尚处在起步阶段,并没有成熟的技术可借鉴,因此有必要对现有研究成果进行系统分析和深入总结.回顾国内外高压输电线路除冰机器人的研究和应用现状,详细探讨了除冰机器人复杂柔性结构输电线缆上的高可靠性运动机构设计;复杂非结构化环境下的机器人自主行为控制与导航;无损伤高效除冰机构;野外大范围长时间工作的持续动力供给;远距离强电磁干扰条件下的机器人远程通信、监测和遥操作;恶劣工作环境中的本体特殊保护机制等关键技术问题.给出除冰机器人下一阶段研究方向的建议.     

一种新型输电线路除冰机器人的本体结构设计

针对现有除冰机器人除冰效率较低、运行不稳定等特点,通过对国内外除冰方法的比较,设计了一种新型的输电线路除冰机器人.该机器人采用铣削与敲击复合的除冰方式,并且应用组合切削刀这种新型结构,保证了机器人可以高效、安全的去除线路上的覆冰;通过对组合切削刀切削力的计算保证了切削能力,同时降低了能耗;整个机器人由三臂组成,每只手臂设有摆臂机构和伸缩机构,可以按照规定的路径,通过位姿的调整,实现灵活越障;机器人可以通过对控制箱位置的调整,提高越障时的稳定性.     

轻量化高速过障高压巡线除冰机器人研制

针对严寒地带输电线路覆冰厚实的情况,以强力高效除冰、高速过障和轻量化为目标,研制一种适合严寒地带高压输电线除冰机器人。该机器人采用铣削和压除组合方式实现强力、高效除冰,设计柔性侧向轮驱动装置实现机器人稳定运行和高速过障,通过对除冰机器人进行动力学分析实现结构优化和轻量化。并论述该除冰机器人的工作原理、机械结构、动力系统和控制系统,样机运行结果验证了设计的正确性。     

具有越障功能的输电线路除冰机器人设计

分析国内除冰机器人设计概况,针对输电线路结构特点,提出了一种具有越障功能的除冰机器人设计方案,包括机械系统、控制系统两部分。机械系统由行走装置、越障装置和除冰装置组成;控制系统包括主控模块、无线操作模块、电机驱动模块和状态信息反馈模块。实验室以及野外真实线路性能测试实验表明,除冰机器人的机械系统设计合理,控制系统稳定有效。     

输电线路除冰机器人关键部件的设计与动力学仿真

以大倾角输电导线上的绝缘子作为越障对象,对除冰机器人的行走越障进行可行性分析,并对除冰机器人的关键部件进行优化设计,采用Pro/E建立除冰机器人的三维模型,并将模型导入ADAMS中进行动力学仿真分析,仿真结果为机器人各关节的动力参数优化提供了理论依据。通过样机试验表明除冰机器人能够在大倾角导线上行走并成功跨越绝缘子。     

输电线路除冰机器人关键部件的设计与动力学仿真

以大倾角输电导线上的绝缘子作为越障对象,对除冰机器人的行走越障进行可行性分析,并对除冰机器人的关键部件进行优化设计,采用Pro/E建立除冰机器人的三维模型,并将模型导入ADAMS中进行动力学仿真分析,仿真结果为机器人各关节的动力参数优化提供了理论依据。通过样机试验表明除冰机器人能够在大倾角导线上行走并成功跨越绝缘子。     

高压输电线路除冰技术综述

针对近年来输电线路遭受严重覆冰导致电线舞动、断线和杆塔倒塌等现象,提出了多种线路除冰方法。首先介绍了热力融冰法、机械除冰法和自然除冰法等常用的几种除冰方法,并分析了各除冰方案的利弊。然后介绍了当前的研究热点机器人除冰方法,结合几种典型的除冰装置,对除冰机器人的除冰机构、行走机构以及能量采集系统进行了介绍。最后对除冰技术的发展趋势进行了展望,并提出防冰、智能除冰和复合除冰等新型除冰理念,为线路除冰技术的发展提供有力保障。     

高压输电线路除冰机器人的除冰机构设计

回顾了国内外高压输电线路除冰机器人的研究现状。针对不同除冰机器人的结构特点,设计了冲击式、铣削式和碾切式三种除冰机构;给出除冰机构切削力、功率等关键参数的理论计算结果,并设计了相应的除冰实验,验证了除冰机构设计的有效性。     

输电线路除冰机器人机构设计与动力学仿真

提出了一种新的输电线路除冰机器人越障的方法,并设计了与该越障方法相适应的机器人机械结构。机器人采用轮臂复合式结构,能在输电线路上连续行走除冰并跨越障碍物。在分析了机器人在上下坡时应该满足的力学要求后,对机器人跨越障碍物进行了运动学和动力学分析,验证了该设计的合理性与可行性。     

高压输电线路自动巡线机器人机构设计及在约束条件下的逆运动学分析

设计了一种全新的输电线路自动巡线机器人的机械结构,介绍了该结构的各个组成部分。通过对巡线机器人系统的力学分析,得到了机器人运动的约束条件,在此约束条件下,采用一种可用于实时控制的循环坐标下降法(cyclic-coordinatedescent,CCD)对机器人的逆运动学进行了分析。仿真实验表明,这种迭代算法对于有运动约束系统的逆运动学分析具有较强的适用性,而且具有非常好的收敛性,特别适合于在线计算,便于巡线机器人的实时运动控制,同时验证了机构设计的可行性。     

高压输电线路建设中软弱地基问题的处理

在工程建设施工中，经常会遇到软弱地基的处理问题，科学合理地处理软弱地基能够有效提高整个工程的质量。针对高压输电线路工程建设中关于软弱地基的处理问题展开探讨，简要介绍其处理方式。     

超高压输电线路巡检机器人两种越障定位方法比较

将两种基于传感器信息的导线定位方法的特点和差异进行了分析和对比，得出方法Ⅱ的解算能力强于方法Ⅰ的解算能力，但由于方法Ⅱ的定位精度低于方法Ⅰ的定位精度，因此，选用方法Ⅰ进行野外作业。     

输电线巡检机器人同步行走特性分析

由于架空地线呈悬链线状,从而导致机器人车体在运行过程中发生倾斜现象,利用倾角传感器测量机器人车体与水平面之间的倾角,通过调节机械臂的长度,保证机器人车体的水平姿态.这种方法虽然解决了车体倾斜现象的发生,但出现机器人两行走轮在架空地线上打滑的现象,从而造成对架空地线不必要的损伤,同时加速行走轮的磨损.本文针对这一问题,通过运动分析,指出了造成这一问题的影响因素,提出了通过调节行走轮的转速消除打滑的方法,试验证明这种方法是可行的.     

高压输电线路巡检数据库及其管理系统

建立了高压输电线路及部件的线路基础数据库，实现了对线路部件及对应图像的分类管理，为红外诊断提供了后台数据支持，能将诊断结果快速定位到线路部件，以指导线路的检修与维护，并能够为巡线机器人自动过障提供辅助导航信息。     

高压巡线机器人的设计与实现

针对110 kV输电线路具有防震锤、耐张线夹、悬垂线夹、跳线、转弯等诸多障碍,线路与障碍物的相对位姿和形态不是非常固定的特点,首先设计出了一种全新的巡线机器人的机械结构,并对该结构的各个组成部分进行了详细的说明;然后,对巡线机器人的控制系统进行了设计。本体控制系统采用两级分布式计算机控制结构,规划级用于机器人管理和路径规划,直接控制级用于机器人的姿态和运动控制。实验线路上的运行表明,机器人较好地实现了自主越障,能够完成规定的巡检任务。     

高压输电线路除冰机器人抓线运动控制

针对高压输电线路除冰机器人越障抓线过程中存在的对输电线缆定位困难的问题,提出一种基于输电线缆几何特征的单目立体视觉定位方法.该方法根据输电线缆成像的边缘、输电线缆半径和摄像机成像模型,可以计算输电线缆中轴线在摄像机坐标系下的数学表达式,从而对任意位姿的高压输电线缆进行精确的三维定位.在输电线缆准确定位的基础上,为了快速地确定抓取输电线缆的准确位置并提高除冰机器人抓线运动控制实时性,提出一种基于除冰机器人机械臂结构特征的除冰机器人抓线运动控制策略,该控制策略通过在机器人基坐标系下计算机械臂末端夹持器工作空间曲面与输电线缆轴线的交点来确定抓取点,并同时计算抓取线缆时机械臂各个关节的期望位置.试验结果验证了所提视觉定位方法及抓线控制策略的有效性.     

高压输电线破损检测传感器研究

论述用电涡流方法检测输电导线外层铝线,及用漏磁方法检测输电导线铜芯的原理与方法,得到了用电涡流方法检测外部铝股线的最佳激励频率。实验表明综合运用电涡流方法和漏磁方法检测输电线是可行的。