导航系统线上行走攀爬机构智能机器人本体智能机器人实验室测试机器人供电系统外部电源系统电源系统实验室测试成套设备实验室测试成套设备现场测试设备验收鉴定检测过程生产线研发智能控制系统塔上智能充电坞垂直起降越障机构实施方案线上行走攀爬机构移动机器人机构是巡线机器人系统中关键的核心技术。从机构运动学角度,要求机构能实现滚动蠕动跨越和避让障碍物,以及末端执行器具有空间位姿调整运动从运动控制角度,要求机构的自由度少机构运动学逆解可实现解藕控制,且运动控制的精度高从巡线机器人系统角度,要求机构具有定的负载能力,且与导线构成等电位体从应用角度,要求机构具有小巧紧凑轻质的机械结构,且容易上下线作业和便于携带等。根据输电线路的结构特征,以及巡线作业的任务要求,通过多种可行方案的对比分析和对机构的巧妙组合,以及样机原型的反复试验和改进,提出了由小臂操作手机构个公共的变长大臂机构个小臂与变长大臂间各分别有个绕铅垂轴和水平轴旋转的关节组成的双臂协调移动的机器人机构模型。如图所示为巡线机器人机构的原理简图。图中,个小臂操作手机构是由小臂绕水平轴回转的关节绕铅垂轴回转的关节转轴转台和以小臂为机架的末端执行器组成末端执行器是由主动滚轮和夹紧机构组成图夹紧机构是由夹杆回转副有限约束的回转副和夹爪组成,且沿导线横截面对称布臵绕水平轴回转关节的轴线与绕铅垂轴回转关节的轴线垂直相交,移动关节的轴线与关节的轴线垂直相交个小臂机构和与其相联的移动关节沿导线轴向呈反对称布臵。主动滚轮完成沿直线无障碍物段的行驶。关节和关节分别实现机械臂小臂机构和大臂机构在导线平面内的升降和旋转。在过障和路径转移时,通过单臂夹爪夹紧导线,另臂通过运动规划实现过障的各种分解动作。关节实现个臂交互滑移异位。相对于国内外般采用臂及臂以上机器人技术而言,该机器人机构有如下特点机构的自由度少,机构长度尺寸小,加以采用嵌人式机械结构和高强度的铝合金材料,机械结构紧凑,重量轻。导航系统下图是单分裂输电线路的结构示意图，该图显示了巡线机器人遇到的典型障碍有防震锤悬垂线夹耐张线夹等。巡线机器人采双轮结构在导线上行进，当遇到障碍时，通过轮子下方两个夹爪依次夹紧导线，抬升机器人本体，以错臂的方式跨越障碍。巡线机器人视觉系统安装在机器人下方，其中视觉传感器摄像机安装在机器人的本体前端，光轴与机器人前进方向的夹角约为。该系统由摄像机采集卡嵌入式计算机等组成。防震锤悬垂线夹耐张线夹等障碍既无丰富的表面纹理,也无鲜明的颜色特征，且相互铰接，因而难以分割成单独的区域。但它们在摄像机成像平面上投影后会得到些相对简单的图形基元，如直线圆圆弧角点等，如果能同时结合输电线路结构特点对上述图形基元进行结构约束，去除掉环境中些干扰的图形基元，就可判断出障碍物的存在及其类型。障碍识别的基本方法是对视觉传感器摄像机采集到的图像进行预处理，消除图像噪声，并采用经算法改良后的算子提取图像边缘。在边缘图像中运用霍夫变换等方法分别检测直线圆和角点等图形基元，并利用导线与障碍的位臵关系以及障碍本身的特点来进行结构约束，识别出障碍物。垂直起降越障机构巡线机器人在实际应用过程中需要从地面可靠地固定到输电线路上，并且能够在运行过程中跨越遇到的防震锤耐张线夹悬垂线夹等各种障碍。目前在线路上实验运行的巡检机器人需人工安放到巡检线路上，且跨越障碍能力不强。在此方案中，提出种新型的垂直起降越障机构，可达到机器人自动上线从地面自主导航人工遥控安放到巡检线路上跨越障碍以及降落塔上智能充电坞上进行充电等功能。实现技术如下巡线机器人在两侧各装备个可收放的旋翼，如下图所示旋翼旋翼导线制动机构滚轮滚轮张开后即形成个四旋翼无人机，可完成起降跨越障碍等功能。结构型式四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行的直接动力源，旋翼对称分布在机体的前后左右四个方向，四个旋翼处于同高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相同，旋翼和旋翼逆时针旋转，旋翼和旋翼顺时针旋转，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。四旋翼飞行器的结构形式如图所示。工作原理四旋翼通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位臵。由能取得较高的能量，并且随着电流不断增加而增大。对应于铁芯，则要求其应具有较高的初始磁导率及较高的饱和磁感应强度。在目前使用的软磁材料中，由于硅钢片具有较大的饱和磁感应强度及叠片系数，能取得较大的功率，故取其作为铁芯材料。为了避免磁场损耗，铁芯应是个整体，以保证磁路中无气隙。但由于高压输电线路无断点，同时，机器人在行进过程中需悬垂子平衡锤等障碍。铁芯必须设计成可以分合的两部分，在正常工作时两部分合为体，跨越障碍时需通过机械手将其分开。塔上智能充电坞充电在此方式中，机器人根据电源管理策略或人工指示，降落到塔上智能充电坞获取其运行所需电源，详见塔上智能充电坞。系统采用兼容性设计，可根据实际需要选择安装感应取电模块或塔上智能充电坞充电模块。塔上智能充电坞塔上智能充电坞由风光互补供电系统机器人承载平台和导航模块组成。风光互补供电系统从外界收集能源，并以电能的型式储存在蓄电池组中，以备机器人使用机器人需要充电时，通过与导航模块的通讯，降落在机器人承载平台上机器人承载平台内含充电电路，完成对机器人的充电。风光互补供电系统风光互补供电系统结合了太阳能与风能的优势。结合超低功耗设计，确保在无阳光情况下，系统也能正常工作天。系统结构如下太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性。白天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能加强。在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性，风光互补发电系统是资源条件最好的电源系统。如下图所示，我省所处的区域太阳能资源均匀，区域差异较小。如下图所示，我省所处的区域风能资源均匀，区域差异较小。结合之后，由于太阳能与风能的互补性强，风光互补供电系统在资源上弥补了风电和光电系统在资源上的缺陷。同时，风电和光电系统采用通用的蓄电池组和逆变环节，既增强了供电稳定性，又充分利用了既有设备资源。机器人承载平台机器人承载平台为八变形的合成材料平台，机器人降落到上面后，将充电探头与平台上的磁性插座紧密接触，由充电电路完成充电。平台上同时具有图形知识标识，对机器人进行图像导航指示，方便机器人顺利起降。导航模块导航模块负责引导要进行充电的机器人顺利降落在塔上智能充电坞上。导航模块采用定位与通信相结合的方式，完成与机器人之间的导航通信。五预期目标和成果形式项目成果为输电线路智能机器人系统套客户端配套软件套，运行环境六合作单位或依托工程单位落实情况无七项目承担单位的条件项目承担单位介绍作为导线覆冰在线监测项目协作的西安思明电力科技有限公司成立于年月日，注册资本万元人民币，公司的主营业务领域为架空高压输电线路在线监测系统。公司前身陕西拓飚电子科技有限公司从年开始直致力于架空高压输电在线监测系统的研发与推广，相继研制出输电线路图像视频在线监测子系统绝缘子泄露电流在线监测子系统导线弧垂在线监测子系统架空输电线路气象环境在线监测子系统架空输电线路导线温度在线监测子系统等值覆冰厚度在线监测子系统输电线路杆塔倾斜在线监测子系统架空输电线路微风振动在线监测子系统，在南方电网国家电网有广泛的挂网运行，年月，与武汉大学机械系西安交大电气绝缘国家重点实验室建立了战略联盟关系，进步巩固了我公司在该领域的技术优势。目前公司主要经营范围为电力设备通信设备智能控制系统的研制与销售。公司将紧紧围绕以市场为导向，以技术为核心的经营原则，不断创新，为客户提供优质的服务，打造智能电网领域的物联网技术应用第品牌。项目研究人员介绍思明公司拥有高电压专家博士生研究生等高素质人员组成的专业研发团队公司顾问肖晓晖，博士后，美国伊利诺大学香槟分校机械工程系，长期从事机器人学复杂机械系统动力学及振动控制微纳米制造过程中的精密控制方法等方面的研究工作，先后主持和参加了国家级省部级项目十余项，横向课题近二十项。项目负责人王柏林，西安电子科技大学毕业，余年来直致力于高压输电线路监测系统的研发，积累了丰富的经验，在恶劣环境下传感器稳定工作研究上投入了大量的精力，取得了显著的成果。产品经理冯万平，硕士，多年来分别供职于大唐电信中兴通讯华为技术，在研发市场等众多岗位上担任过管理职位。软件架构师邓振祥，本科，超过年的软件与系统集成行业从业经验，曾担任项目经理软件架构师等职位。硬件工程师李林利，西安电子科技大学毕业，年以上硬件产品开发经验。机械工程师王明勤，本科，曾在大型机械企业供职技术厂长，将近年的机械设计单片机速度的测量计算输入设定及系统控制单片机运算控制器模拟发生器电机速度采集电路电机驱动电路键盘显示器与制造经验。实验室条件冻雨模拟实验室雄厚的专家研发团队是保证项目正常运行的基础，为了保证该项目的顺利实施我们已经做好了准备，全国唯冻雨模拟实验室，为导线覆冰项目实验，设备检验提供了依据，也方便了客户远程或者实地实时了解产品的运行情况。现将实验室基本情况拟阐述如下实验室名称冻雨模拟实验室实验室空间长米宽米高米实验室功能实验室最低温度摄氏度，最高可达摄氏度。可恒定至到摄氏度。变频可调喷淋系统。模拟自然风级。薄雾浓雾发生器。绝缘子金具模拟导线及地线。触摸屏中控系统。观测窗。全方位移动高清图像采集及传输系统。合作方可远程操控观察冻雨形成覆冰的实验过程。合作方可通过远程操控观察到研制出的设备在覆冰条件下的工作情况。实验室功能实现路径通过工业制冷压缩机与液氮快速制冷系统辅助相结合的方式，迅速达到指定的恒定温度。更加真实的展现自然界覆冰条件下设备的运行状况。喷淋系统通过变频调速和控制模拟自然界暴雨大雨中雨小雨毛毛雨雨夹雪等恶劣自然现象。系统分为两大部分过冷水生成系统和冷雨生成装臵。冻雨产生有两大条件，是低于零度的水，二是始终处于的地面环境气温。过冷水生成系统的功能就是满足第个条件，冷雨生成装臵则是满足第二个条件。过冷水生成系统是个带有水槽的大铁盒子，常态的水在水槽里面经过滤进入大