器人对机械结构的要求有从机构运动学角度要 求机构能实现滚动蠕动跨越和避让输电线路上的各种障碍物，并且末端执行器能够进 行空间位臵姿态的灵活调整。从机器人系统的角度要求机构要有定的负载能力，便 于安装各种监测仪器信息传输设备，并与导线形成等电势体。从实用的角度要求机 构小巧紧凑轻质，便于携带及上下线操作在故障情况下，防止机器人摔落。从运 动控制的角度要求机构的自由度尽量少，能实现解耦控制，并且具有符合要求的控制精 度。 项目研究的关键和难点 巡线机器人系统由巡检机器人塔上智能充电坞和地面控制系统组成。巡检机器人包 括系统电源机器人本体控制器摄像机导航系统图像及数据无线传输系统机载 部分，塔上智能充电坞包括风光互补供电系统机器人承载平台和导航模块，地面控制 系统包括监控系统图像及数据无线传输系统基站部分及监视器。 实现上述功能的巡线机器人需要解决的关键技术有 线上行走攀爬机构 完成机器人沿输电线路行走攀爬的功能，并能跨越防震锤等较小障碍物。 导航系统 采用图像和无线通讯相结合的方式完成导航，完成机器人上线越障及自动人工控制 充电等功能。 垂直起降越障机构 采用创新的四旋翼机构，解决了机器人上线越障及自动人工控制充电等功能。 智能控制系统 完成机器人系统的控制功能。 机器人供电系统 负责为巡线机器人供电，采用种创新技术解决。 塔上智能充电坞 借鉴军事上应用成熟的加油机技术，独创塔上充电坞，完成机器人充电，避免人工更 换电池。 四项目研究内容和实施方案 项目研究内容 巡线机器人系统系统机载 部分，塔上智能充电坞包括风光互补供电系统机器人承载平台和导航模块，地面控制 系统包括监控系统图像及数据无线传输系统基站部分及监视器。 实现上述功能的巡线机器人需要解决的关键充电等功能。 垂直起降越障机构 采用创新的四旋翼机构，解决了机器人上线越障及自动人工控制充电等功能。 智能控制系统 完成机器人系统的控制功能。 机器人供电系统 负责为巡线机器人系统由巡检机器人塔上智能充电坞和地面控制系统组成。巡检机器人包 括系统电源机器人本体控制器摄像机导航系统图像及数据无线传输系统机载 部分，塔上智能充电坞包括风光互补供电系统机器人爬的功能，并能跨越防震锤等较小障碍物。 导航系统 采用图像和无线通讯相结合的方式完成导航，完成机器人上线越障及自动人工控制 充电等功能。 垂直起降越障机构 采用创新的四旋翼机构，解成熟的加油机技术，独创塔上充电坞，完成机器人充电，避免人工更 换电池。 技术路线 思明公司采用自主研发核心技术，外聘专业人员协作的方式进行产品研发生产。具 体为壳体线路板传感器软如下 冻雨模拟实验室 现场测试 输电线路 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 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