高压带电作业机器人的研究

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1、内容摘要本文研究了一种适用于10kv及以下电压等级配电系统的主从遥操作高压带电作业机器人系统。该机器人是适应目前安全、可靠、省力要求而研发的10kv及以下电压等级配电系统带电维护和抢修的专用设备。它可以替代人工完成我国目前开展的常规带电作业任务：带电断线、带电接线、带电更换跌落保险、带电更换绝缘子、带电修补导线等。经工业现场试验表明，它满足10kv高压带电作业的绝缘要求，可以完成10kv带电作业的主要工作。高压带电作业机器人由以下几部分组成：移动汽车，升降系统，机械臂，主手，控制系统，绝缘防护装置，专用工具等。该机器人的应用一方面可以避免操作人员直接进入高压电场作业带来的高电压危险，另一方面由

2、于高压带电作业机器人采用了很多先进的机器人专用作业工具，从而大大减轻了作业人员的劳动强度，提高了劳动效率，并保证了带电作业的工程质量。高压带电作业机器人的研究可以带来巨大的经济效益和社会效益。本文基于国内外带电作业和机器人领域己取得的科研成果，针对带电作业机器人的控制、绝缘防护、机械设计等技术的若干理论和实际问题，进行了深入的研究和实践。主要工作有以下几个方面：f11在对我国带电作业需求进行详细调研和分析的基础上，系统地研究了国外带电作业机器人的结构特点、系统组成和实现方式。创造性地提出了适合于我国10KV高压带电作业的机器人系统实现方案，并在国内首次将机器人技术成功地应昭于高压带电作业领域。

3、(2)在对机器人作业对象特点和作业空间进行量化分析的基础上，用最优化方法设计了带电作业机器人作业机械臂，并对其运动学正、逆解和奇异位型进行了理论分析计算。f3)创造性地对作业机械臂采取多级绝缘防护措施、中间电位作业方式、通过隔离变压器供电，很好地解决低压供电带来的电势差问题。f41原创性地利用合成绝缘子、引拔棒制造工艺、高分子绝缘材料制造的高强=(6)度绝缘支撑连接装置，不但很好地解决了高压绝缘问题，而且克服了目前带电作业高空车利用玻璃锅型材进行绝缘所带来的末端抖动、制造工艺复杂、成本高等不足。采取人体工程学原理研制的高压带电作业机器入主从控制操控机构，采用无线通讯方式进行主从遥操作控制，使得

4、机器人的控制简单、直观、安全。采用面向对象的设计思想开发的控制系统可视化软件，使该控制软件具有良好的实时性、可扩展性、可移植性。针对我国lOkv高压线路的特点，研制了适合我国线路状况和公路特点的机器人专用升降机构及适合我国电力线路接续方式的机器人专用工具。专用工具采用液压油管快速接头工艺、分离式的绝缘工具，很好地解决了绝缘和作业时更换工具不便的问题。在多次实验室试验和现场运行的基础上，研究制定了既符合高压带电作业安全规范，又便于机器人作业的高压带电作业机器人作业操作规程。关键词：带电作业，机器人，配电系统，主从控制，遥操作．ABSTRACTInthispaper,amaster-slavete

5、leoperatedrobotsystemforup∞lOkvhighvoltageelectricpowerliveworkingmaintenanceisintroduced．Therobotsystem，whichstudiedundertherequirementsforpowergodsecurityandreliability,isakindofspecificdeviceusedforupto10kvvoltagedistributionpowersystemsmaintenance．Underthehumanoperator’Smonitoringandteleoperatin

6、g，itcarlcarryOutgenerallive—workingtask,suchasreplacingswitchunits，replacinginsulators，replacingfusedelements，cuttingaline，attachingajumper．111erobotWBStestedinrealoperationalsituationsandprovedtobemet、Ⅳi血10kvvoltageliveworkinginsulatingdemand，andcanperformthemaintasksofupto10kvvoltageliveworkingbyh

7、umanoperator’Steleoperating，Therobotsystemcanbebasicallyclassifiedintothesecomponents；mobilevehicle，booms，controlpanel，dual-armedmaster-servo，dual·armedmanipulators，insulatingtransformer,griper,contro