协作机器人在高压带电作业中的应用研究

协作机器人在高压带电作业中的应用研究

王杰

国网青海省电力公司超高压公司  810000

摘要：高压带电作业机器人能减轻作业人员的劳动强度，提高了作业效率，最大程度保证了作业人员的安全。协作机器人具有安全可靠、人机协作、操作简便、部署灵活等特点，其在高压带电作业中的应用前景十分广阔。介绍了高压带电系统总体方案的组成，对协作机器人的关键技术包括一体化关节模块的软、硬件设计；轨迹规划的算法；操作系统及其实时性设计进行了详细的阐述。研制的协作机器人进行了一系列性能测试和试验，测试和试验结果表明所设计的协作机器人能满足高压带电操作的各项要求。

关键词：协作机器人，高压带电作业

前言：高压带电作业是在高压电气设备上不停电进行检修、测试的一种作业形式，高压带电作业的对象包括高压架空输电线路、配电线路和配电设备。现在大部分高压带电作业主要是操作人员站在绝缘斗臂车上在高空完成各种操作，操作人员作业时将面临高电压、强电磁场的威胁；而且作业时条件恶劣、空间局促、劳动强度大、精神高度紧张，容易引发各种安全事故[1]。随着机器人、人工智能等技术的发展，采用机器人替代人工完成高压带电作业，既减轻了作业人员的劳动强度，又提高了作业效率，最大程度保证了作业人员的安全，其应用前景十分广阔。协作机器人是二十一世纪初出现并快速发展的新一代机器人，与传统的工业机器人相比具有安全可靠、人机协作、结构紧凑、操作简便、部署灵活等特点。将协作机器人应用于高压带电作业，将充分发挥协作机器人的优点，对高压带电作业机器人的安全和高效操作具有十分重要的意义。

一、高压带电作业机器人的开发背景

随着社会对电力需求的增加，带电作业设备成为了高压带电作业中必不可少的工具之一，其设备的好坏也严重影响着带电作业的发展，关系到作业过程中的质量和效率，以及整个项目最终的经济效益。

(一)社会和技术发展的必然需求

我国最早的带电作业开始于20世纪50年代，结合当前国内外带电作业发展的历程来看，配电系统的带电作业技术发展过程主要分为以下四个阶段，其中，具体的来说：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。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。绝缘斗臂车技术阶段这个阶段的主要操作就是相关的操作人员使用绝缘的斗臂车来进行带电操作，一般来说，需要使用到绝缘斗臂车技术的曹组都是一些难以靠单纯的人力进行的复杂操作。当然，随着时代的发展，技术的进步，这个阶段的带电作业技术已经比上述两个都好的多，各个方面都有了很大的进步，不仅减轻了操作人员的劳动强度，也增加了操作人员的安全性，在一定程度上减少了对操作人员的人身安全隐患。机器人技术阶段机器人技术阶段是整个技术的核心阶段，具体指的就是使用机器人来代替相关操作人员进行一些需要带电的操作。这个阶段的技术是一项新兴的技术，合理的利用机器人技术，不只是可以帮助相关操作人员更加安全的进行作业，也在一定程度上降低了操作人员的劳动强度，在提高操作安全性、规范性的同时，也提高了作业的效率，将操作人员从繁多的工作中解放出来，以便能够更加认真细致的进行操作，除此之外，还可以延长操作的时间，做到全天候操作，满足了人们对电力的需求力度。

（二）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。

二、高压带电作业机器人发展的前景

为了提高带电作业的安全性，逐渐创新发展了带电作业机器人。然而，随着技术的发展，也对带电作业机器人提出了更多的要求，这些要求也是带电作业机器人的发展前景，主要体现在以下几个方面：

（一）完善相关的防护措施

带电作业的危险性不言而喻，为了促进带电作业有进一步的发展，就不得不重新拟定发展战略，明确带电作业发展方向。而对于带电作业来说，其安全性是首要问题，只要解决了带电作业的安全性，就能在最大程度上突破危险性对作业的发展限制。因此，带电作业需要完善相关的防护措施，不断借鉴其他国家的经验和技术，制造和使用安全的绝缘防护措施，保障相关的操作人员的人身安全。

（二）不断优化辅助设备

完善结构带电作业是一项非常危险的工作，在这方面要想得到很大的突破还存在着一定的局限性，为了能够更好的促进带电作业的发展，就必须积极使用辅助设备来完成相关的高危工作，突破局限性。因此，带电作业机器人需要优化以及结构的完善，这就要求了带电作业机器人不能仅仅依靠人的动作来完成相应的作业，还是要求带电作业机器人能够实现智能自动化。因此，为了使机器人有更好的发展，需要将使机器人的结构简单化、规范化，并且价格更加合理。

（三）带电作业机器人的用途更加广泛

带电作业机器人有着比较明显的特点，即工作周期不定。另外，带电作业机器人作为一种辅助性设备工具，具有更多、可实施性的作用，而且能够完成很多项工作，并且能够在最大程度上节约时间、节约成本，以此来提高机器人的使用效率，从而增加相关的社会经济效益。

参考文献：

[1]王振利,鲁守银,李健,赵玉良,吕曦晨.高压带电作业机器人视觉伺服系统[J].制造业自动化,2013(14).