李华强 钱国强 陈孝锋 马闯��

摘要：随着经济的发展，在“十三五”背景下国家更加重视电网的建设，并且高压输电线路的应用更加广泛，但是由于高压输电铁塔的特征，检修工作存在很大的挑战，对此可以使用机器人开展巡检工作。基于此，本文将阐述攀爬巡检机器人的效用，分析其技术方案以及优化方案，旨在完善攀爬巡检机器人的功能，降低巡检工作的难度，促进国家电网的发展。

关键词：高压输电；攀爬巡检；机器人

电力的稳定、安全是促进各行各业发展的基本保障，对此为了能够有效的提高电力的安全性，就应该加大对高压输电铁塔的检测、检修等工作的重视程度。在电网的建设中，输电塔的材质基本上都是角钢，而检修与维护均需要人力完成，不仅影响工作人员的安全，还加大了劳动强度。因此，在科技如此发达的背景下，可以研发巡检机器人，实现自动检测、维护的目的，保护工作人员的安全。

一、高压输电铁塔攀爬巡检机器人的效用

众所周知，高压输电铁塔的巡检工作由于环境、设备的特点，使得人员的在工作面临着一定的挑战，甚至存在高空掉落的风险。所以，为了能够有效的解决高压输电铁塔检修工作存在的问题，应该大力发展并应用自动化技术——攀爬巡检机器人。具体而言，攀爬巡检机器人就是以矩形框架结构的形式设计其手爪，而这样的设计并能够加大机器人与铁塔之间受力面积，进而降低脱落的可能性，保障工作的质量与效率。在应用的过程中，攀爬巡检机器人能够铁塔上自主的攀爬，当机器人攀爬至输电塔主材的输电塔上时，攀爬巡检机器人在牵引模块的牵引下实现连接。基于这一前提，攀爬巡检机器人能够在运行的过程中开监测、维护的工作，甚至能够将监测的设备安装在制定位置，实现了实时监测输电铁塔状态的目的，以便能够及时排除输电中存在的安全隐患，提高输电的稳定性。

二、高压输电铁塔攀爬巡检机器人的技术

本文中的高压输电铁塔攀爬巡检机器人，主要包括伸缩模块、第一夹持模块与第二夹持模块，无论哪一个夹持模块中，其两侧均设置了牵引模块，该牵引模块能够驱动伸缩模块运动，进而带动第一夹持模块、第二个夹持模块移动，实现攀爬。实际上，夹持模块主要包括手爪、短杆（带滚子）、导向筒、滑筒、夹持驱动连杆、夹持驱动螺母、夹持驱动丝杠套筒、夹持驱动丝杠、夹持驱动联轴器、夹持驱动电机以及箱体等部分[1]。

在设计攀爬巡检机器人的过程中，具体的方案为：（1）夹持驱动电机位于箱體内部的中轴线位置；（2）夹持驱动丝杠套筒则垂直的贯穿于箱体的中心；（3）导向筒与箱体连接之前应该横穿于箱体的侧面；（4）夹持驱动电机基于平键，使自身的输出轴与夹持驱动联轴器相互连接，而联轴器的另外一侧则与驱动丝杠相连；（5）夹持驱动丝杠、夹持驱动螺母相互组合形成螺旋副，另外夹持驱动连杆的与螺母铰接，同时在驱动丝杠套筒中夹持驱动螺母能够自由移动；（6）夹持驱动的另外一侧应该与滑筒铰接；（7）夹持驱动丝杠的轴线与滑筒轴线相互垂直，同时滑筒的一侧与导向筒相连，而其另一侧被安装了V型的矩形挡片；（8）机器人的手爪是由两个“日”字的矩形框架构成的，而框架的一端与箱体的两侧发生铰接，而其另一端则属于自由端，在框架的自由端上，设置了向内弯曲的L型抓钩，而其中部的内侧则设置了滑槽；（9）短杆中的滚子分别在手爪、手爪滑槽中，形成了具体的高副。

三、高压输电铁塔攀爬巡检机器人的优化

为了能够进一步发挥攀爬巡检机器人的功能，需要结合实际对其设计进行优化，具体的方案如下：

（1）将机器人手爪的矩形结构设计为中间浅V型的结构，当两侧的爪钩在闭合状态时，矩形结构的自由端能够相互平行；

（2）在上述的设计方案中，滑筒的一端设置了矩形挡片，而在优化的过程中应该使矩形的外侧面、滑筒

轴线、丝杠轴线形成45度的夹角；

（3）机器人的伸缩模块包括伸缩套筒、伸缩内套筒、滑块支座、滑块、剪叉机构、伸缩驱动丝杠支座、伸缩驱动螺母、伸缩驱动丝杠、伸缩驱动联轴器、伸缩驱动电机。其中，剪叉机构是基于销钉铰接由若干个连杆构成的；箱体上应该安装伸缩内套筒、伸缩外套筒、滑块支座、丝杠支座以及驱动电机等，从而实现驱动的目的；在滑动支座中安装滑块，在驱动状态下做直线运动，剪叉机构一段与螺母铰接，一端与滑块铰接，从而提高各部件之间的默契度；

（4）牵引模块主要包括卷筒、卷筒轴、牵引驱动联轴器、牵引驱动电机，牵引驱动电机固定在支架上，而支架固定在箱体的侧面，电机的输出与联轴器相连，卷轴的轴承固定在支架上，实现各个部件的固定连接；

（5）当伸缩模位于第二加持模块中时，牵引模块则应该安装在第一加持模块上，反之则相互调换位置；

（6）如果在巡检的过程中，需要同时监测四个塔片，则应该使用四个攀爬巡检机器人分别开始工作，并在每个塔片中安装两条牵引绳，同时加入检测、维护的基本装置，随着机器人的移送，牵引绳便能够对铁塔开展全方位为检测工作[2]。

基于上述设计，丰富了攀爬巡检机器人的功能，各个部件相互协调，发挥作用，进而实现了机器人的功能。例如：将攀爬巡检机器人应用在高压输电铁塔的检修中，手爪、导向筒发挥其功能，使其在角钢上自由行使，并将相关的数据传输给地面的工作人员，为其制定工作计划提供参考依据。

四、结语

综上所述，将攀爬巡检机器人应用在高压输电铁塔的监测、维护等工作中，能够提高检修工作定的效率，降低工作人员的工作强度。以此为基础，攀爬巡检机器人在运行的过程中，实现了同时监测四个塔片的目标，提高了监测、维护工作的效率，保证了角钢的可靠性。所以，为了能够提高输电的安全性、稳定性，可以大力推广攀爬巡检机器人，为电网的发展提供保障。

参考文献：

[1]熊鹏文.核电站巡检与应急处理机器人的关键技术研究[D].东南大学，2015.

[2]叶林佶.超高压输电线路巡检机器人控制系统的研究与实现[D].重庆大学，2015.