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交流500kV输电线路导线遥控走线机器人

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成果主要完成人

周自更、黄双得、王胜伟、陈 凯、陈海东、胡昌斌、段尚琪、卜 威、解建华、曹家军、许保瑜、罗 龙

项目概况

1、成果基本情况 交流500kV输电线路导线遥控走线机器人属于输电线路机器人巡检技术领域,该成果开展了系统设计、越障方法、感知技术、数据采集与检测、传输及机器人本体防护等关键技术研究。主要内容: (1)设计了一种能用于相线行走的轮对式多挂臂巡检新型检机器人,能够满足500kV输电线路巡检需求,采用环抱式挂臂对四分裂导线形成包围,同时为适应悬垂线夹等金具越障,又在前后挂臂肩部增加伸缩和俯仰关节。 (2)提出基于有限状态机构的轮臂交换越障策略,实现感知与控制同步,通过冗余机械臂,实现2组轮臂对与四分裂导线构成环抱式行走。 (3)通过轮臂对模组组合,对机器人导电线走线的轮线接触力进行分析,提出基于轮臂对机器人本体爬坡控制策略,通过四分裂导电线实验,可实现大坡度运行和驻停。 (4)基于视觉、激光传感器开发了一种线上金具检测方法,针对室外场景光照变化的问题提出了一种自适应同态滤波算法,根据防震锤、悬垂线夹、间隔棒三类典型金具的几何特点设计了特殊的描述子计算方法。 (5)对高压输电线路中常见的断股、散股、破损等异常状态,基于模糊核与特征分类方法,设计了线上损伤检测方法,采用Freeman链码分析和方向梯度直方图特征分类的方法提取断股与散股、破损等特征,最终检测出途径线缆的损伤类型并标记其位置。 (6)对不同多气候条件,研究500kV交流电在线取电技术,有力提升机器人全天候工作能力。 2、应用情况 2020年6月以来,在昆明供电局500kV七圭甲线、龙厂甲线、白邑—七甸线(复合横担)带电线路上巡视应用,在乌东德水电站送出500kV线路验收中,使用机器人走线。目前,已经在电网的其他单位推广应用。 3、取得成果 授权发明专利5项、实用新型专利7项,发表论文5篇(其中,中文核心期刊2篇),完全拥有核心知识产权,可在电力行业全面推广应用。 4、主要创新点 (1)采用先进机器人设计、仿真和实验技术,在运动学和结构优化基础上,针对四分裂输电线特点、抗风和多气候等因素,设计一种用于500kV输电线路的六挂轮臂机器人构型,解决机器人越障、驱动、爬坡、防坠自救及导线次档距振动等问题,具有很强的现场运行适应能力。 (2)针对云南地区500kV输电线路运行工况,提出一种基于最小本体的稳定越障控制策略。机器人通过换臂移动控制,实现线上金具跨越,同时设计了坡度打滑感知与控制方法,使机器人实现强爬坡能力和越障能力,为巡检提供基础保证。 (3)针对机器人线上间隔棒等金具感知需求,提出基于特征学习与兴趣区结合的快速检测方法。面向500kV输电线路,合理部署视觉与激光测距传感器,采用特征学习与分类器结合,进一步融合超声波数据,实现线上金具高效检测。 (4)针对输电线断股等损伤,设计线路损伤检测方法。首先使用IMU运动数据和频域分析方法分别对模糊核进行估,在此基础上研究线缆区域分块检测,采用Freeman链码分析和方向梯度直方图特征分类方法检测损伤信息。