高压绝缘子串智能检测空中作业机器人的研发及应用
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完成单位:国网吉林省电力有限公司吉林供电公司,季华实验室
登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-1-021
登记年份:2025
发布时间:2025-07-22
成果主要完成人
刘旭,王光璞,刘大巍,张天宇,熊飞,宋文国,权利刚,丁伟,孔令人,李明睿,张博,张宇馨,庞松楠,贺煜翔,王歆然,刘铮,杨鹏,邓锦祥
项目概况
【研究背景】
我国近年来大力推进“西电东送” 等大型电力工程,高压输电线路跨越了复杂的地理环境,从高山峻岭到广袤平原,从沙漠戈壁到潮湿雨林,复杂的运行环境加剧了绝缘子劣化。传统的绝缘子检测主要依靠人工攀爬杆塔进行近距离观察和检测,不仅需要大量专业检测人员,而且检测速度极慢且存在高空坠落、触电等多种安全风险。特别是在恶劣天气条件下,如高温、低温、强风、暴雨等,人工检测的难度和危险性进一步增加。因此对绝缘子串检测技术的升级迫在眉睫
【成果先进性】
研发了高压绝缘子串智能检测飞行作业机器人系统,攻克了机械臂结构、无人机与机械臂协同控制、绝缘子精准识别等方面的关键技术,保证了飞行作业机器人系统安全可靠运行,创造了显著的经济与社会效益。
【创新性】
(1)设计适用于高压绝缘子串检测的柔顺精密复合机械臂结构。将剪叉式多级复合式机械臂与带有自锁能力的作业执行装置相结合,在快速升降伸缩高效率作业的同时保证了作业终端的自适应能力和稳定性。
(2)提出基于内外环分层控制的无人机与机械臂耦合、协同化控制方法,通过外环控制满足飞行作业机器人的多元化作业需求并构建空中作业自抗扰控制系统减少异常扰动对系统控制的影响,提升了复杂场景下飞行作业机器人精准控制能力与动态纠偏能力。
(3)基于多视图手眼系统精密检测技术,提出绝缘子仿形视觉检测与动态纠偏算法,提高动态六维位姿测量和状态识别精度,实现作业过程中机器人精准悬停与机械臂精准稳定抓取或放置操作。
【可推广性】
随着电网建设的持续推进,高压输电线路里程不断增加,对绝缘子串检测的需求也日益增长,传统检测方式已难以满足需求。智能检测空中作业机器人作为先进的检测手段,契合电力行业的发展趋势,市场需求广阔。
【经济社会效益】
传统人工检测需大量专业检测人员,检测效率低且存在高空坠落的安全风险。空中作业机器人可通过远程操控或自主运行,极大保障了人员安全。另一方面,空中作业机器人检测速度快,能够及时发现故障隐患,有效减少因故障导致的停电时间,降低了电力企业因停电产生的间接经济损失。
【推动行业进步】
传统人工检测高压绝缘子依赖大量人力,作业效率低且风险高。空中作业机器人可实现检测作业自动化和智能化。这种作业模式的转变,极大提高作业效率,减少人力成本,降低人员作业风险,为电力行业高风险作业场景提供了全新的安全、高效解决方案,推动行业作业模式向智能化、自动化迈进