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摘要：随着我国经济的快速发展，社会在不断的进步，由于各行各业和人们的生活环境都离不开对电力的需求，从而，电的质量需求也在不断地提高，这不仅是高压带电工程发展的机遇也是一个新的挑战。特别是在当前社会市场竞争非常激烈的情况下，供电企业在市场上的地位岌岌可危。因此，供电企业不断的完善自我，实现技术革新，不断推出新技术即高压带电作业机器人，希望能够在新的环境下，得到一个稳定的发展。本文主要讲述了高压带电作业机器人的开发背景、技术特点以及研究现状和技术动向，最后根据实际情况阐述了高压带电作业机器人发展的前景。
关键词：电力供应；带电抢修作业；机器人
带电作业是指在高压电工设备上不停电进行检修、测试的一种作业方法。带电作业是避免检修停电，保证正常供电的有效措施。目前，我国输电线路带电作业方式仍然是人工带电作业，操作人员处在高空、高压环境中，作业环境恶劣;因此，研制一种适用于输电线路的带电作业机器人具有重要意义。为了提高带电作业的自动化水平和安全性，减轻操作人员的劳动强度和强电场对操作人员的人身威胁，从20世纪80年代起，许多国家先后开展了自动化机械装置的研究，如日本、西班牙、美国、加拿大、法国等国家先后开展了自动化机械装置的研究。但是国内外带电作业自动化机械装置的发展大多以配网线路检修为主，结合绝缘斗臂车携带智能化自动工具进行断线、接线、更换绝缘子、更换避雷器、更换跌落保险等。
1智能机器人的功能作用
（1）利用机器人进行带电抢修作业，使施工环境得以改进。通过实施间接形式的操控作业模式，既减少了人员危险，提高了安全性，也极大降低了人员高空跌落、触电身亡的概率。（2）确保抢修作业的质量与效率。采用机器人作业的方式，节省了很多人力和时间，人工成本降低，维修作业面积增大，同时也便于人员的操控，管控能力提升。（3）在方便抢修作业操控的基础上，客户的满意度增强。通过机器人的抢修作业实施形式，不仅便于人员操控，而且大部分环节为机器人自行实施处理，作业准确度提高，降低了电力事故发生的概率，客户的满意度增强。
2高压带电作业机器人的开发背景
2.1社会和技术发展的必然需求
2.1.1绝缘手套阶段
一般来说，绝缘手套阶段就是指相关的操作人员通过一些绝缘工具，例如绝缘手套、绝缘工作服、绝缘鞋等直接对带电设备进行操作的过程。但是，由于带电设备存在的危险性较高，很容易伤害到操作人员的人身安全，因此，这种作业方式以及不再广泛运用或者已经被废止了。
2.1.2绝缘工具技术阶段
所谓的绝缘工具技术，也就是指操作人员使用能够绝缘的工具来进行带电操作，比较常见的如利用环氧树脂制成的玻璃布管做成一些绝缘工具设备，通过这些设备工具进行一定的带电作业。这种操作方式需要有很大的专业性，而且需要操作人员一直仰着脸，这样看来又是一项高空作业，并且还有一定的危险程度和高劳动程度。
2.2高压带电作业机器人使现代科技发展的必然结果
当前，带电作业的全面开展促进了带电作业工具设备的发展，当然，也在一定程度上对带电设备提出了更多、更具体的新要求。随着科学技术的不断革新，现代化的科学技术也在不断的进步，特别是自动化和半自动化领域的蓬勃为带电设备的发展打下了良好的基础。而其他诸如声纳技术、激光传感器、计算机图像分析、自动控制技术等都为高压带电作业机器人提供了相应的技术支持。因此，所有这些技术的发展和应用都是高压带电作业机器人发展的必然结果。除此之外，由于带电作业的工作环境较为复杂多变，从而促进了带电作业机器人能够更进一步发展。
3电力带电抢修作业的机器人应用分析
3.1主从操控液压机械臂的功能应用
（1）作为带电抢修作业机器人系统中的关键性功能，是确保主从操控液压机械臂在应用中发挥出重要的作用。通过使操控人员和高压电场相隔离进行带电抢修作业，依靠主从操控液压机械臂的高准确度、稳定性能，采用光纤通讯方式来降低危险。液压机械臂系统包括了液压机械臂、液压供油单元、主手以及主从操控系统等。（2）液压机械臂凭借操控灵活、自重小及动力充足的功能优势，工作人员利用对主手的操作，完成机械臂的远程操控作业任务，通过夹起专业抢修工具，有效实施电力维修。对于主手而言，本身结构和机械臂一致，能够有效控制各个臂关节，并将较高精密度的旋转电位计与力矩电机设备安装到各个关节上，增强应用中的可操控性。关于液压供油单元，系统动力源为具有恒定压力的液压源，通过对液压油的过滤，在应用中保持压力在（10.3～20.8）MPa，流量为10L/min。
3.2机器人电气控制系统总体方案设计
为了实现以上提出的这些功能，机器人控制系统框图如图1所示，由运动控制系统、图像视频采集系统、电源控制系统和通信系统4个部分构成。运动控制系统核心采用的是PC104工控机，它通过限位传感器、倾角传感器等传感器的信息来获取机器人机械臂的运动状态，然后再控制各关节电动机的动作，总共17个电动机、6个elmo电动机驱动器，其中两个行走轮分别用一个驱动器单独驱动，其他15个电动机共用4个驱动器，通过闭环切换实施控制，图像视频采集系统主要是机器人本体上搭载的4路微型摄像机和视频服务器对作业现场进行视频图像采集并通过以太网传递到地面基站，以便用户在控制机器人时做出相应控制决策。电源管理系统主要对机器人的电源分配进行统一有效的管理，保证系统的电源供给可控与复位操作，电源控制模块采用的是AＲM芯片为主控制器，此外AＲM芯片还负责采集电压检测、干路电流检测、倾角传感器和温湿度传感器的信息。通信系统主要负责机器人各电气系统部件与地面基站之间的互联通信。在机器人内部采用电缆互通，在机器人外部采用的是无线局域网互通。
图1机器人控制系统框图
3.3绝缘保护系统的应用
（1）鉴于电力带电抢修作业具有的较高危险性，相关人员在进行机器人操控过程中，如果出现操作失误，极易导致机器人的功能受损，甚至危及到生命安全，并产生严重的电力故障，影响到正常的电力供应。因此运用科学的绝缘对策，使带电作业机器人具有良好的绝缘功能非常重要，有利于电力带电抢修作业任务的顺利完成。通过有效运用绝缘保护系统，达到对相关工作人员安全的三重保护的效果。（2）工作人员安全的三重保护。第一重保护，利用缠绕环氧玻璃的绝缘钢结构支架材料，经过焊接处理形成作业平台，并将环氧玻璃板粘结在底部，依靠机械臂进行绝缘支撑处理，谨防相间短路情况的出现；第二重保护，利用绝缘斗臂车给予人员的绝缘保护，提高作业的安全性；第三重保护，操控人员可以站立在绝缘斗当中，采用远程遥控的形式，借助机械臂专用的夹取工具实施高压线路的维修工作，使操控人员的生命安全得到有效保障。
结语
带电作业技术是保障供电设备安全可靠运行的主要手段之一，也是保障电网服务质量的重要方式一致。目前，我国的带电作业方式仍然存在着高风险性，急需要有带电作业机器人等专业化、标准化、智能化的设备工具辅助完成作业，这不仅是高压带电工程发展的机遇也是一个新的挑战。因此，随着社会的发展和技术的进步，相关的饿供电企业不断的完善自我，实现技术革新，不断推出新技术即高压带电作业机器人，希望能够在新的环境下，提高带电作业的工作效率和质量，从而提高安全性和经济效益，使供电企业能够得到一个稳定的发展。
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论文作者:李飞,李毅,牛晓东,秦旭,李强,宋强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/9
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