摘要：近年来，随着机器人技术的快速发展，机器人被越来越多应用于电力巡检领域。输电线路巡检机器人是一种沿架空高压输电线路进行巡检工作的电力作业机器人，其自主越障运动控制技术一直是国内外研究的热点。

关键词：有限状态机;输电线路;巡检机器人;自主越障运动;控制方法

引言

利用机器人完成架空输电线路的巡检作业任务，比传统的人工巡检方式与直升机巡检方式的作业效率更高，维护成本更低，同时能够保障操作人员的人身安全。搭载探伤装置的架空导线巡检机器人能够对输电线路进行无损探伤作业，保障电网安全可靠运行。目前输电线路巡检机器人自主越障运动普遍存在控制复杂、越障效率低、稳定性差的问题。针对上述问题，以一款新型的沿地线行驶的输电线路巡检机器人为例，提出一种自主越障运动控制方法。将机器人越障动作过程等同为机器人姿态转换过程，通过建立以传感器检测信息为迁移条件的越障运动控制模型，对机器人越障运动进行控制，并进行实验，以验证机器人自主越障运动控制方法的有效性。

1机器人越障运动规划

越障的概念可简单描述为机器人在与障碍物不发生碰撞的前提下通过障碍。由于线路障碍相对固定，巡检任务按障碍类型可分为无障碍直线段巡检、悬垂线夹障碍巡检、防振锤障碍巡检及异物障碍巡检，分别对上述巡检任务运动过程进行规划。无障碍直线段内机器人以常态执行巡检任务;当线路前方障碍为异物障碍时，机器人停止巡检，等待地面基站动作指令。下面将重点对机器人跨越防振锤障碍及悬垂线夹障碍时的运动过程进行设计与规划。（1）跨越防振锤障碍动作规划由机器人本体结构可知，机器人以常态执行巡检任务时，与防振锤发生碰撞的部位为压紧臂伸出部位，故机器人跨越防振锤障碍动作序列可视为压紧臂跨越防振锤障碍动作序列。两压紧臂交替越障，其越障方式如下：越障压紧臂收缩至缩限位位置，机器人低速行走。

2输电线路巡检机器人相关技术

2.1输电线路巡检无人机安全距离确定方法

输电线路巡检无人机装置的开发应用越来越贴近智能化水平与数字化水平，完成安全距离确定需要保护输电线路信号，在输电线路巡检无人机保护装置结构安装中增添信号双核处理器结构，能够实现人机交互功能与输电线路中的信道连接。设计数据处理器增强输电线路巡检无人机安全距离保护的数据识别能力，形成了故障检测端口;采用外用启动元件控制继电保护器的启动速度和启动方式。针对不同类型的故障数据进行相应的故障识别操作，精确地控制继电保护器的启动电源，避免非常规故障对继电保护器原始故障数据的冲击造成保护误动;数据处理器还具有操纵系统，实现人机互补，为输电线路巡检无人机安全距离确定提供保障。对输电线路巡检无人机安全距离确定是建立在对输电线路巡检无人机的安全距离传感信息采集和特征提取基础上，结合对输电线路巡检无人机安全距离的参数采集和传感网络部署的优化设计，通过大数据信息采集技术，实现对输电线路巡检无人机安全距离参数估计，提高输电线路巡检过程中无人机的安全航行能力，同时提高检测的精度。构建输电线路巡检无人机安全距离参数的大数据融合调度模型，通过动态参数寻优，实现对输电线路巡检无人机安全距离确定。

2.2智能机器人在输电线路巡检中的应用

智能巡线机器人，一定要能够实现远程控制，具备学习能力，只有这样才能根据设定好的巡检任务，在输电线路上自如的进行巡检，并及时将巡检情况向控制中心进行反馈，并针对输电线路上出现的问题，通过正确的处理办法进行处理。对于智能巡线机器人而言，供电问题是非常重要的。在现阶段解决这一问题的主要方式为动态供电，即智能巡线机器人在通电线路巡检时，输电线路会为智能巡线机器人提供电力，并帮助智能巡线机器人的电池进行充电，使电池一直处于饱和状态，直到遇到故障线路时，才会采用电池作为能源供应。这样的方式，可以让智能巡线机器人游刃有余的应对各种工作环境，并最大程度节省对电池的损耗，延长电池的使用寿命，并且每次在结束巡线任务后，回到控制中心，还能智能监测电池状况来判断是否进行充电，方便执行下一次任务。为了能让智能巡线机器人更好地进行作业，一定要让其具备方向感，能准确地在巡线区域内进行作业。目前的解决方案是为其安装通过GPS技术，轨道导航技术，激光地位，即时定位等技术手段组成的定位导航模块来帮助智能巡线机器人实现精确定位。采用这种方式，可以让智能巡线机器人具备极高的灵活度，可以更高效率的完成巡检任务。得益于5G通信技术，有效的利用5G通信技术，可以加强后方与智能巡线机器人的交互，可以极为有效地改善以往信号差智能巡线机器人无法作业的情况，并将大幅度增强数据传输能力，让前方与后方的联系更加紧密。智能巡线机器人在作业的过程中，通常是利用热成像仪进行故障检测的，通过将温度分布的情况图像化，来判断是否存在故障。该方法具备测量范围大，测量精确度高，测量温度范围大，且不会对智能巡线机器人自身造成损伤，而且需要的功率非常低，在智能巡线机器人中占据的体检也很小，同时还兼具了极高的灵敏度。智能巡线机器人在设计之初，通常会在设计整体结构时，运用能够屏蔽电测的材料，通过这样的设计，降低电磁对于智能巡线机器人的干扰。除此之外，所谓智能巡线机器人一定要兼备学习能力，智能巡线机器人可以将巡线过程中所有采集到的数据，第一时间传输给数据库进行备份，而数据库会及时对这些数据进行分析并将结果回馈给智能巡线机器人，通过这样的方式，智能巡线机器人会对各种故障都有所了解，在遇到故障后，可以准确地进行分辨并予以处理。而智能巡线机器人所具备的机械模组，可以帮助智能巡线机器人实现安全的翻越电线杆、防震锤，并十分自如的完成攀爬先将等动作，依托于学习功能，智能巡线机器人在进行这些动作时，可以很好地把控速度位置与方向。

2.3前端化目标检测技术在电力巡检中的应用

边缘侧设备可通过部署轻量化模型，形成电力巡检图像前端化目标检测系统，对终端执行部件进行智能控制，实现边缘侧执行设备的智能作业。轻量化模型在边缘侧设备的部署内容主要包括：轻量化模型的移植、视频图像等信息流的采集与预处理、信息流的推理及结果输出和边缘侧设备与执行设备的交互。电力巡检图像前端化目标检测系统包括信息流处理接口模块、处理器模块、推理结果显示接口模块、交互通信接口模块。其中，处理器模块作为边缘设备的中心模块主要负责对信息流数据的分发和轻量化模型加载及对信息流的推理;信息流接收处理接口模块负责由设备获取视频图像等信息流，并对信息流进行预处理，然后送入处理器模块，有推理芯片对信息流进行推理检测，将检测结果传入推理结果显示接口和交互通信接口;交互通信接口负责与终端执行机构的交互控制，根据处理器推理结果，控制执行机构进行相应的运动;推理结果显示接口负责将推理结果以可视化的方式呈现在显示设备上。

结语

规划机器人越障动作序列及分析机器人各关节传感器检测信息与机器人位姿之间的对应关系，基于有限状态机理论建立了机器人自主越障运动控制模型，对机器人越障运动进行控制。进行了线路巡检实验，结果表明：利用该方法，机器人能较为准确地识别出金具障碍类型并进入相应越障运动控制模型，能够稳定、高效地跨越线路上金具障碍，完成巡检任务。

参考文献

[1]王吉岱，张彦囡，甄静.高压线路巡检机器人机械臂闭链机构的运动学分析[J].机床与液压，2018，46（11）：41-45.

[2]王鲁单，王洪光，房立金，等.一种输电线路巡检机器人控制系统的设计与实现[J].机器人，2007，29（1）：7-11.