当前位置:首页 > 工业控制 > 《机电信息》
[导读]摘要:分析了国内外管道机器人的研究与应用现状,提出了使用蛇形智能机器人对配电网电缆通道进行巡检的设想,并论述了其可行性。

引言

2004年我国成功研制了第一台变电站巡检机器人功能样机。随着我国综合国力和科学技术水平的不断提升,巡检机器人的研究和应用得到了快速发展。目前,智能巡检机器人已经逐渐被应用于输电线路及主网高压电缆隧道的巡检工作中,并取得了良好效果。随着中低压电力电缆在城市中得到广泛应用,电缆管道的巡检工作量逐年大幅增加,人工巡检难度大,无法检测电缆工井内的电缆情况。为了减轻电力工作人员的劳动强度,提高巡检质量和巡检效率,降低危险系数,研发与应用配电网电缆巡检机器人逐渐成为行业热点。

1国内外管道机器人研究与应用现状

1.1国内管道机器人研究与应用现状

清华大学自主研发的下水道自动清淤机器人,适用于小400mm的管道,机器人本体采用四轮驱动的行走结构,以三相异步电机作驱动。在无障碍物的管道中行走时,功率为350~400w,速度为5.7~5.9m/min。在有淤泥沉积的管道内行走时,平均速度为4.5m/min,机器人总功率有所增加,大约为400~500w。这种机器人运行较为稳定,但会出现打滑现象。上海交通大学研发的履带式管道机器人仿造履带式车辆结构原理,采用带齿轮减速箱的直流伺服电机驱动。机器人带有CCD图像传感器,由另一个电机控制CCD图像传感器运动。天津大学研制了一种履带式可变结构管道机器人,其主要结构包括3个部分:本体模块、收放线装置模块、控制模块。本体模块采用积木式变宽结构,以适用于不同管径的管道作业:收放线装置模块的主要功能是进行电缆的收放:控制模块设计为两种控制方式,一种是手动控制,另一种是用微机进行控制。广州工业大学根据仿生学原理,研制了微管道机器人,由电磁力进行驱动,该机器人由前后两个电磁线圈和前后两个驱动器组成。两个线圈通过通断电使两个驱动器做相应的吸合、放松动作,产生推力使机器人向前运动。

1.2国外管道机器人研究与应用现状

美、英、法、日等国为满足长距离油气管道运输、自动清理检测的需求,相继开展了管道机器人的研究,最初成果是研制了无主动力的管内清理设备PIG,该设备采用活塞移动式机构。RadioIocation公司研发的PearpointP600管道检测机器人具有6个动力控制车轮,因此具有较大的牵引力和较强的机动性,可以在200m深的管道内进行各种自动检测。日本的福田敏男等研制了一种可通过L形管的检测机器人,其行走机构由头部和本体两部分构成,本体的电机M1通过减速装置带动本体的4个驱动轮使机器人实现直线行走,电动机M2可以驱动头部进行调整,引导机器人通过90●的弯管。

目前专用于电力电缆通道巡检的智能机器人还未在电力行业得到应用。在机器人技术、通信技术与控制技术发展较为成熟的背景下,研究一种适用于电缆通道巡检的智能机器人成为行业发展的必然趋势。

2一种蛇形智能巡检机器人在电缆通道中的应用设想

由于电力电缆管道空间有限,情况复杂,要求智能机器人能灵活可靠地穿过地下管道,并能够翻越管道内的各种障碍物,能够携带可见光摄像头,完成拍摄任务,并能够与地面站通信,将图像传回地面站,以便电力工作人员对机器人进行控制,顺利完成巡检工作。

现探索使用一种蛇形智能机器人进行配电网电缆通道的巡检工作。蛇形智能巡检机器人拥有多自由度特点,与自然界的蛇类一样,可以实现平面上的二维运动和空间内的三维运动,从而适应各种应用环境,特别适用于电缆管道狭窄、地形复杂的情况。

2.1蛇形智能机器人结构

如图1所示,蛇形智能机器人由HEAD关节、B0DY关节和TAIL关节三部分组成。HEAD关节是机器人的大脑,可以控制所有关节协调一致运动,并装有摄像头,作为视觉系统,可以获取图形信息,并可完成自主避障。B0DY关节由多个关节组成,可配合完成蜿蜒、伸缩等各种运动状态。TAIL关节作为动力源,内部装有电池。

图1蛇形智能机器人

2.2蛇形智能机器人的运动状态

自然界的蛇常见的四种运动方式如图2所示,蛇形智能机器人也可实现蜿蜒、行波、翻滚、扭转、横向伸缩、纵向伸缩等多种运动方式,可出色完成其他机器人难以完成的任务。

图2蛇的运动方式

2.3蛇形智能机器人在电力电缆通道中的应用

蛇形智能机器人可以爬行进入电缆管道中,在干燥或潮湿等环境下,通过变换蜿蜒、行波、翻滚、扭转等各种运动状态在管道中翻越障碍物顺利通行,并通过头部的摄像头获取管道内的图像信息,将图像信息通过无线通信方式发送到手机APP或PC终端进行显示并存储,操作人员通过设备终端与机器人通信,对机器人进行控制,顺利完成电力电缆管道的巡检工作。

3结语

虽然国内外对管道机器人均有一定的研究与应用,但专用于电力电缆管道巡检的机器人还未有报道。由于配电网电缆管道人工巡检存在危险性高、任务重、准确率低等缺点,本文提出了使用蛇形智能机器人作为电缆管道巡检工具的设想。蛇形智能机器人具备的体积小、动作灵活、运动状态多样等优势非常适用于电缆管道空间狭小、情况复杂的场合。蛇形机器人还可以通过无线通信方式与手机APP或PC终端等进行通信,以实现控制与信息存储等功能。因此,蛇形智能机器人是一种可以应用于配电网电缆管道巡检的有效工具。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

在通信工程中,电缆主要包括通信电缆、电力电缆、数据电缆、电磁线、电力电缆、通信光缆等

关键字: 通信电缆 电力电缆 数据电缆

从户外柱上SF6 负荷开关的应用环境和结构特点出发,介绍了户外柱上开关的运行现状、遇到的典型问题,分析并指出了其长期可靠运行的对策。

关键字: 负荷开关 配电网

随着电力系统规模的扩大和系统的并网运行,有关配电网可靠性的分析变得更加复杂[1]。国内外对于配电网系统可靠性的研究大多以统计分析为主,并建立了有效的可靠性数据信息库和相应的管理体系。比如在传统配电网可靠性影响研究中,朱晓...

关键字: 配电网 最小割集法

为增进大家对电缆的认识,本文将对电缆、电缆安全要求、电缆保护措施以及电缆的存放方法予以介绍。

关键字: 电缆 指数 电力电缆

为增进大家对电缆的认识,本文将对电缆的分类予以介绍。

关键字: 电缆 指数 电力电缆

由全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会主办,国网浙江省电力有限公司电力科学研究院等协办,赛尔传媒承办的第十三届配电技术应用论坛于8月3日在杭州拉开帷幕。同期召开“配电网数字化转型及关键技术”、“一二次设备融合及台...

关键字: 配电网 电能

摘要:在配电网系统中,单相接地故障是最主要的故障形式之一。接地故障的情况很复杂,故障电流很小,很难通过测量零序电流的大小来准确判定故障区段,如果故障不能得到及时处理,极有可能会扩大化。长期以来,电力公司大多采取人工巡查、...

关键字: 配电网 相突变电流不对称 故障判断

摘要:首先对统一电能质量控制器的拓扑结构和工作原理进行了分析,提出了统一电能质量控制器中并联单元和串联单元各自的控制策略,进而搭建仿真模型验证了统一电能质量控制器在配电网潮流控制中的有效性。该配电网潮流控制方法对于拓展统...

关键字: 统一电能质量控制器 配电网 控制策略

摘要:在电力企业往配网及其低压用户侧拓扑延伸分析的时候,所涉及的设备模型数量爆炸式增长,对实时拓扑分析计算提出了更多的要求。关系型数据库自身的不足伴随着设备数量的增长在不断扩大,性能问题正不断暴露出来。图数据库从近十年的...

关键字: 图数据库 配电网 供电范围分析

摘要:如今配电网的电力电子化趋势日益明显,因此超高次谐波对配电网各种元件的影响引起了人们的重视,而超高次谐波产生的根源在于谐波源中的电力电子器件采用了脉宽调制技术。鉴于此,从拓扑结构、调制方式、控制策略出发,建立了能反映...

关键字: 超高次谐波 模型 配电网
关闭