绝缘子是架空高压线路的重要组成部分，它起着支撑导线和电气绝缘的重要作用。绝缘子在自然条件下受粉尘、二氧化硫、氮氧化物等物质的影响，容易造成表面绝缘不稳定、产生低值或零值绝缘子从而降低整条绝缘子串的绝缘强度。绝缘子的劣化将严重影响电网线路的正常运行，为尽量减少对供电的影响，10kV输电线路绝缘子更换常采用人工带电更换的方式进行，此种方式难度高、效率低、危险性强，亟需研制一种新型智能设备代替人工进行10kV输电线路绝缘子更换工作。 项目提出了“以机器人替代人工带电更换绝缘子为目标、以视觉伺服算法和高电压防护技术为基础、以直角坐标系机械臂为支撑，以高效率绝缘子更换为导向”的10kV输电线路耐张绝缘子更换机器人设计方案。 研究团队历经两年时间，完成视觉临场感的人机协同检修作业、多传感器信息融合的智能控制等关键技术研究，并突破了高载荷底盘设计、高负载紧凑夹持、无线遥控操作、多自由度抓取等多项技术难题，研制出能够自主完成机械臂位置调整、绝缘子夹持、轴销拆装、绝缘子抓取、绝缘子安装等全部更换动作的双面视觉柔性多关节带电检修机器人。 所研双面视觉柔性多关节带电检修机器人具备以下特点： 1）通过基于双面视觉伺服定位算法，实现对目标绝缘子的定位，并引导机械手完成更换动作，目标定位准确性高； 2）机器人底盘具有X、Y、Z及绕Z旋转4个自由度，机械手具有X、Y、Z方向3个自由度，使机器人可以完成7个自由度的绝缘子更换动作，位置调节性好； 3）在1.5*0.57*1.17m的空间范围内，集成了四轴底盘、三轴夹持机构、导线拉力抵消装置、W销拆装机构等主要结构，机身尺寸与重量满足绝缘斗臂车承载要求，且可以选择手动与自动两种操作模式，环境适应性强。 4）机器人驱动机构采用步进与伺服电机相结合的驱动方式，精度高、易维护。采用蜗轮蜗杆减速机，在增加电机扭矩的同时，具有自锁功能，避免机器人在电机失电时受重力及外界作用力发生失控运动，自身安全性高； 5）系统分为地面操作台和远端执行机构，采用遥操作方式，可选用无线或光纤通信，使人员远离高空、高压作业环境。机器人采用多重绝缘防护与绝缘隔离设计，满足10kV带电作业绝缘要求，安全防护性好。 截至目前，项目共受理国家发明专利3件，授权国家实用新型专利3件，公开发表论文2篇，通过第三方检测机构检测并取得检测报告2份，通过国内外科技查新并取得查新报告1份，编制操作说明书、标准化作业指导书和操作规程各1份。 项目成果自2019年2月起进入实际应用阶段，并陆续在江苏省镇江、常州、扬州等多个地市供电公司成功推广应用。在应用过程中，检修人员通过远程无线遥控的方式进行作业，大幅降低了操作人员高空作业和带电作业中面临的潜在风险，减少了各类工器具的使用，进一步收缩了作业空间，提升了现场标准化管理水平。该机器人凭借基于双面视觉伺服定位算法，能够快速、准确地对目标绝缘子进行定位，其高自由度机械手的灵活可操作性，以及复合驱动方式具有的高操作可靠性，能够有效排除障碍物对更换作业的阻碍实现对绝缘子的自动更换，高度地适应了现场的复杂作业环境，绝缘子更换过程流畅、稳定，更换成功率高。该设备的成功应用，有效提高了带电作业的自动化水平和安全性，减轻了操作人员的劳动强度和人身威胁，提升了作业效率和现场标准化管理水平，为提升供电服务质量，支撑社会经济发展提供了有力保障。