1.引言
     
高壓輸電線及桿塔附件長(zhǎng)期暴露在野外，因受到持續(xù)的機(jī)械張力、電氣閃絡(luò)、材料老化的影響而產(chǎn)生斷股、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。因此，電力公司需要定期對(duì)線路設(shè)備進(jìn)行巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期損傷和缺陷并加以評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果安排必要的維護(hù)和修復(fù)，從而確保供電的安全可靠性。傳統(tǒng)的人工巡檢方法不僅工作量大而且條件艱苦，特別是對(duì)于山區(qū)和大江大河等的輸電線路巡檢存在很大困難，甚至一些巡檢項(xiàng)目靠常規(guī)方法都難以完成。因此，采用機(jī)器人自動(dòng)巡線成為保障高壓輸電線安全運(yùn)行的一種必要手段。
     
高壓輸電線路巡線機(jī)器人屬于特種機(jī)器人的研究范疇，主要完成高壓供電線纜的無(wú)損探傷、懸垂絕緣子絕緣特性檢測(cè)、輸電線附件輸電性能測(cè)試、機(jī)械連接牢固性檢查、線纜異物清除等高空作業(yè)。國(guó)外在巡線機(jī)器人領(lǐng)域的研究起步較早，研究水平較高，1988年，日本東京電力公司的Sawada等人研制了光纖復(fù)合架空地線巡檢移動(dòng)機(jī)器人，該機(jī)器人可以沿地線爬行，遇到障礙物時(shí)，可以通過(guò)弧形手臂輔助跨越。加拿大魁北克水電研究院的Montambault等人于2000年研制成功了輸電線遙控機(jī)器人，該遙控機(jī)器人可以消除電力傳輸線上的積冰，并可以用來(lái)線路巡檢平臺(tái)。國(guó)內(nèi)關(guān)于輸電線路巡線機(jī)器人的研究還處于起步階段，只有武漢水利大學(xué)、山東大學(xué)、中科院等作過(guò)一些研究。

2.機(jī)器人概述
      
由于高壓輸電線的線纜附件種類多、形狀復(fù)雜，因此，越障成為巡線機(jī)器人要具備的首要功能。本文所述的機(jī)器人采用3個(gè)自由擺動(dòng)的吊臂跨越線纜附件，當(dāng)遇到障礙物時(shí)擺動(dòng)3個(gè)吊臂，使3個(gè)吊臂依次通過(guò)障礙物。機(jī)器人本體如圖1所示，該機(jī)器人可以在四分裂、二分裂、單股等高壓輸電線纜上爬行，可自主跨越懸垂絕緣子、隔離棒、防振錘、線夾等線纜附件，具有輸電線纜的檢測(cè)功能。機(jī)器人綜合性能指標(biāo)如下：1）本體外形：850×300×700mm；2）本體重量45Kg；3）纜徑適應(yīng)性Ф10～Ф25mm；4）移動(dòng)速度0～25m/min；5）爬升角度0～30°；6）控制方式：自主運(yùn)行和主從遙控操作；7）故障處理：手動(dòng)/自動(dòng)。



圖1 機(jī)器人本體示意圖

3.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
      
機(jī)器人的控制系統(tǒng)分本體控制系統(tǒng)和地面監(jiān)控系統(tǒng)兩部分，如圖2 所示。本體控制系統(tǒng)用來(lái)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，確保機(jī)器人可靠快速的越過(guò)障礙物，并實(shí)現(xiàn)與地面基站的命令、數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸；地面監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的手動(dòng)/自動(dòng)控制，并監(jiān)控機(jī)器人的穩(wěn)定運(yùn)行。為機(jī)器人設(shè)計(jì)自動(dòng)和手動(dòng)兩套控制系統(tǒng)的增加了機(jī)器人的靈活性與可靠性，當(dāng)其中一套系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可啟動(dòng)另一套控制系統(tǒng)，另外在某些特殊的場(chǎng)合可只用手動(dòng)系統(tǒng)，降低了機(jī)器人野外作業(yè)的難度，增加了機(jī)器人的應(yīng)用性。