高压输电线路巡检机器人机械本体设计

电力设备故障诊断 机器人

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机械设计与制造一

第 8期 2o o 7年 8月

14 2一

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高压输电线路巡检机器人机械本体设计王吉岱谢永王凤芹 (山东科技大学机电学院。岛 26 1 )青 6 50W ANGj— a,XI o g id i E Y n,W ANG F n - i e g q n

Th t d fme h nc l tu t r ora p we r n miso n n p c i o o e su y o c a ia r c u e f o rta s s i n l e is e t s i on r b t( ol e f c a i l n l tc n ier g h n og C l g h nc d e r aE gnei ad n e oMe a a E c il nS

U iesy f c ne n eh o g,iga 6 50C ia nvri Si c d cnl y ndo 6 1,hn ) to e a T o Q 2

【摘要】对国内外已出的高压架空输电线路巡检机器^机械本体机构的特点进行综述。提在此基础上提出了新型的高压输电线路巡检机器人行走及越障机构，并对高压线路巡检机器人的发展趋势做了论述。关键词：巡检机器人；行走机构；越障机构【 bt c】 i usdt hr t ii ehncl t c r o set nrbt o pw r A s at h d cs eca c r tso m cai r t e fi pc o ofr o e r s e h a es c f asu u n i o t nmsi n. nwm cai l t c r o rbt r oe th aio d csi . r vr r s i o l e eh c r t ef oo ipo sd lt bs i u o Mo oe a s n i Ae n asu u s p O e s f s s n e, tedvl igt n i pci bt rd t . h eeo n r do n etnr o ipe ie p e f s o o s c dKe r s n p c i n r b t W a k n t u t r; p n mg s r c u e y wo d:I s e to o o; l ig sr cu e s a n t t r u

中图分类号： H1文献标识码： T 2 A

1概述随着机器人技术的发

展和应用领域的不断扩大，器人将机技术应用于输电线路的巡检和维护日益受到研究学者的关注和投入。高压输电线路传统的巡检方式主要有地面人工检测法和直升飞机航测法，这些检测方法存在效率低、可靠性差、费用高及漏检等诸多缺陷。机器人技术可以实现在线近距离检测，因此具有可靠性好、精度高等优点。然而，巡检机器人要在复杂的线

在高压线路上行走类似于人在钢丝绳行走，人在钢丝绳或绳索

上行走有两种方式：一种是人类通过双臂将身体悬挂在钢索上。 利用双手交互抓握钢索完成在线行走；另一种行走方式是人站立在钢丝上，按照在平地行走的方式行走。同时用平衡杆调整身体平衡。前者行走方式由于人体悬挂在钢索上，重心在钢索下方。能够自动与线路保持在一个平面上，具有快速、稳定的特点。

后者行走方式由于人体站立在钢索上，重心在钢索的上方，容易使人体发生倾斜和晃动，,因此要求人体重心要随时调节。这样不仅影响了行走速度，而且使机器人的控制与调节更加复杂。因

路环境下完成巡检任务，不仅要具有在线行走的功能，还要而且具备自主完成跨越线路中各种障碍的能力。为此，巡检机器人的机械本体结构直接影响着巡检机器人的实用化，是影响巡检机器人应用与发展的关键技术之一。对国内外报道的巡检机器人

此，据仿生机械设计原理，根机器人在线行走功能设计原理可模仿人体悬挂在钢索上行走的模式，采用滑轮在线滑动的方法来实现。

的机械本体结构进行了综述，并在此基础上提出了一种新型的 巡检机器人的机械本体结构。

22国内外巡检机器人行走机构的特点分析 -国外对高压输电线路巡检机器人的研究始于上世纪 8 0年代，日本、由美国、拿大等发达国家先后展开了对高压输电线加

2巡检机器人行走机构的研究现状21。巡检机器人机械本体主要组成及其功能

路巡检机器人的研究。国内外巡检机器人的发展来看。从用于巡由于机器人要悬挂在高压输电线路上进行工作，高压检机器人的行走机构主要有步进式行走机构和轮式行走机构。而在 线路上又有诸如防振锤、跳线、耐张线夹等多种障碍物，这种复步进式行走机构通过多只手臂的交替移动完成在线爬行，行走

杂的线路结构决定了巡检机器人的机械本体主要有行走机构和移动为间断式，其

移动速度缓慢，效率低。轮式行走机构依靠由 越障机构组成。行走机构用于实现机器人的在线行走，而越障机电机驱动的行走轮与线路之间的摩擦，驱动机器人前进。轮式爬构则能够实现机器人的在线越障，为机器人在线持续工作提供行行走机构具有移动平稳、速度快和效率高的特点，因此，目前保证。 巡检机器人多采用此种轮式行走机构。:如日本东京电力公司研

行走机构是高压输电线路巡检机器人的主要组成部分，是制的光纤复合架空地线巡检机器人【图 l -如所示。它采用两轮同巡检机器人设计成败的关键之一。地面机器人的行走方式按其时驱动行走机构实现在线行走，这种机器人行走机构具有结构机构可分为：足式、轮式、履带式及混合式等。而巡检机器人在输紧凑，驱动力矩大的特点。拿大魁北克水电研究院研制的 H 加 Q电线路上行走与地面行走不同，不仅要在线路上行走，还要具有 Ln— oe遥控小车嘲Ⅱ 2所示。 ieR vr女图它靠上方三个轮子实现驱动

保持在线平衡、稳定的能力。从仿生学的观点出发，巡检机器人行走，下方轮子起到辅助行走及刹车的作用。该机器人靠轮式行★来稿日：0 6 1- 4★期 20- 11基金项目：国家 8 3 6计划资助项目

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