高压带电作业机器人的现状和发展

吴轲 张建伟 华栋 崔佩仪

摘要 由于各行各业和人们的生活环境都离不开对电力的需求，从而，电的质量需求也在不断地提高，这不仅是高压带电工程发展的机遇也是一个新的挑战。特别是在当前社会市场竞争非常激烈的情况下，供电企业在市场上的地位岌岌可危。因此，供电企业不断的完善自我，实现技术革新，不断推出新技术即高压带电作业机器人，希望能够在新的环境下，得到一个稳定的发展。本文主要讲述了高压带电作业机器人的开发背景、技术特点以及研究现状和技术动向，最后根据实际情况阐述了高压带电作业机器人发展的前景。

【关键词】高压带电 机器人 发展情况

随着我国科学技术的不断进步，机器人等高新技术产业不断兴起，并且还广泛的运用到了许多领域。其中，高压带电作业中就在广泛使用机器人来辅助完成相关的带电作业。但是，由于高压带电作业是一项非常危险的工作，这在很大程度上加大了相关工人的工作难度，但同时也给带电作业机器人一个非常好的发展机会，也间接表明了带电作业机器人发展的前景以及具备的经济效益。

1 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。

1.1 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：

1.1.1 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。

1.1.2 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。

1.1.3 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。

1.1.4 机器人技术阶段

机器人技术阶段是整个技术的核心阶段，具體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。

1.2 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。

2 高压带电作业机器人的技术特点

高压带电作业机器人是一项综合性非常强而且又具有高科技术的工作设备，它涉及的范围非常广泛，而且涉及的领域也不叫多，能够在多个领域共同发展。除此之外，他的发展还需要有相关的技术和理论的支持，才能高效的进行。所以，一个带电作业机器人需要的技术非常广泛，同时也非常严谨，因此，也决定着带电作业机器人身上具有一些特殊的特点：

2.1 安全性

安全性对于高压带电作业机器人而言是必须具备，而且非常重要、非常基本的特点之一。高压带电作业机器人需要有足够安全的防护装备，以此来保障机器人在进行相关操作的时候能够有足够的安全性。并且，要求带电作业机器人在其他任何情况下发生意外故障时，能够保证操作人员的人身安全，减少作业时带来的不必要的损失。

2.2 程序性

对于科学技术性东西集于一身的机器人而言，全身上下都需要相关的程序进行操控。只有准确的操控技术，才能使高压带电作业机器人高效的完成作业。当然，这些过程都需要一定的操作软件，利用操作程序来完成相关的作业，以此来提高带电作业机器人的可利用率。

2.3 适应性

由于高压带电作业的环境比较复杂，而且具体的作业目标比较繁多，使机器人必须具有一定的适应性。例如：在进行带电修补导线的时候，带电作业机器人能够根据电压和电流的大小以及绝缘的程度，来进行相关的操作，从而提高带电作业机器人的工作效率和质量，展现出机器人的适应性。

2.4 通用性

一般来说，带电作业机器人有明显的机械化特点。因此，在发展的过程中需要注意其通用性，然后让该工具能够有其他的通途，不被浪费。从而，体现出带电作业机器人的通用性。

总而言之，带电作业机器人具有安全性、程序性、适应性、通用性等特点，利用这些特点，在最大程度上实现带电作业的实施，以此来提高带电作业的质量和安全性，保障相关的经济效益。

3 高压带电作业机器人的研究现状和技术动向

3.1 带电作业机器人的研究现状分析

随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，越来越多的国家开始致力于研究带电作业机器人的技术动向，通过对以往以及现在的现状研究，来做出具体的有针对性的发展战略。

在日本，有两家公司共同致力于带电作业机器人的研究。当前，日本进入了新的发展研究领域。日本九州地区就有85个高压带电作业机器人投入到了实际工作中，并且，相信今后还会有其他突破性的进展。除此之外，西班牙也完成了第一个阶段性的工作，也象征着高压带电作业机器人有了新的突破。

从整体上来看，带电作业机器人主要有两种方式。这两种方式都是利用操作人员实現对带电作业机器人进行控制而完成相关的作业。简单的来说，带电作业机器人就是一项辅助工具，为了减少在实施的过程中对人的伤害。总的来说，在高空中操作带电作业机器人能够很好的观察到机器人的工作情况，并且有效的执行操作，同时，也没有危险性的工作，直接提高了工作效率和质量。

3.2 带电作业机器人的结构特点

针对日本的带电作业机器人而言，他们最开始利用单手作业的方式，然后随着技术的革新，才慢慢完善相关的技术，实现双机械手操作。另外，其他国家也经过一定时期的发展和借鉴，开始使用相同的技术。之后，经过西班牙国家率先突破了机器人的发展，从而在一定程度上提高了带电作业机器人的工作效率。除此之外，机械手的设计也比较灵活，例如：在操控机器人的设备中安装有可控机构，而且这个机构是可以任意滑动的，这样就增加了操作人员的活动范围，使操作过程能够增加准确，减少了操作过程中的失误。最后，带电作业机器人的结构特点还体现在了自由度上，一般来说，带电作业机器人的自由度主要有6个和7个两种结构。

3.3 带电作业机器人的绝缘防护措施

总的来说，带电作业机器人能否高效的完成作业主要取决于绝缘防护措施。当前，国内外现有的绝缘防护措施主要包括以下几种：

（1）带电作业机器人的机械手臂是绝缘的，其中，日本的带电作业机器人的机械手臂绝缘要求lOOkV/5min，而西班牙的绝缘要求则是69KV，加拿大的腕部绝缘要求是50KV。

（2）就是带电作业机器人工具的尖端带有绝缘防护。

（3）带电作业机器人的机械臂的轴之间是要有绝缘防护措施的。

例如，在日本，绝大部分的带电作业机器人的制作材料都是绝缘的，这样不仅增加了对机器人的保护作用，也在一定程度上减轻了机器人的制造成本和自身的重量。

虽然，科学技术的不断发展为带电作业机器人带来了良好的发展基础，但是，带电作业机器人的发展并不是完美的，很多操作也是机器人不能够完成的。因此，带电作业机器人还存在着一定的局限性，需要进步一的完善和革新。

4 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：

4.1 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。

4.2 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。

4.3 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。

4.4 带电作业机器人的现阶段定位

由于当前的带电作业机器人具有鲜明的特点和独特的优势，使带电作业机器人被广泛的运用，从而不断的完善和提高机器人在作业使的使用标准和规范。同时，积极培训操作人员的综合素养，实现带电作业机器人的标准化，加强对机器人的技术跟踪。

总而言之，在新形势下，有着新的发展环境和挑战，带电作业机器人作为新兴的高技术设备一定会得到广泛的运用，在不仅的将来，一定会有越来越多的机器人投入到机械化活动中，这就意味着机器人的发展有一个良好的前景。

5 结束语

带电作业技术是保障供电设备安全可靠运行的主要手段之一，也是保障电网服务质量的重要方式一致。目前，我国的带电作业方式仍然存在着高风险性，急需要有带电作业机器人等专业化、标准化、智能化的设备工具辅助完成作业，这不仅是高压带电工程发展的机遇也是一个新的挑战。因此，随着社会的发展和技术的进步，相关的饿供电企业不断的完善自我，实现技术革新，不断推出新技术即高压带电作业机器人，希望能够在新的环境下，提高带电作业的工作效率和质量，从而提高安全性和经济效益，使供电企业能够得到一个稳定的发展。

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）.

[2]赵玉良，李运厂，戚晖，李健，高压线路带电作业智能化自动工具研究[J].制造业自动化，2012 （03）.

[3]李毅，吴焱岷，徐宏英.机器人实时定位与导航系统的设计研究[J]，制造业自动化，2012 （07）.

[4]杨鑫，李占贤，徐卫国.外科手术机器人的研究现状与进展[J].河北联合大学学报（医学版），2012 （02）.

[5]李健，鲁守银，李运厂，赵玉良.lOkV配电线路带电抢修作业机器人实用化研究[J].制造业自动化，2012 （22）.

[6]刘宏萍，赵玉良，崔向阳，高压带电作业机器人系统的研制[J].微型机与应用，2011（05）.