對電纜隧道運行中巡檢機器人技術(shù)的研究

李佰國

【摘要】 電纜隧道中運行環(huán)境復雜，人工巡檢不僅工作量大、工作效果不理想，容易造成人員傷亡事故。鑒于此，在電纜隧道巡檢工作過程中開始使用機器人，工作人員借助于機器人開展巡檢工作，有效提高了工作效率，保障了工作人員的生命安全。本文對電纜隧道中巡檢機器人關(guān)鍵技術(shù)進行研究，旨在不斷提高巡檢機器人制造水平。

【關(guān)鍵詞】 電纜隧道 巡檢 機器人技術(shù)

引言：

當前，電纜隧道中主要故障有：滲水、電纜老化、線纜腐蝕破損、電纜自燃等現(xiàn)象，開展機器人電纜隧道巡檢，能夠快速確定故障位置，及時消除電纜故障，在減少電纜火災發(fā)生的同時，還能夠確保電能的可靠輸出，避免操作人員受到傷害，此外，巡檢機器人的應用還能夠提高輸電安全檢測的自動化程度?？紤]到電纜隧道的特點，加大電纜隧道巡檢機器人的研制具有重要意義，要開發(fā)出一種操作方便、靈活型強、安全可靠的機器人，從而有效擴大巡檢范圍，確保電能輸送的可靠性。

一、巡檢機器人應用現(xiàn)狀及發(fā)展分析

具研究得知，于上世紀60年代末期，斯坦福研究院研制出自動化移動機器人，隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，電力巡檢機器人誕生，可進行手動操控在< 1米的空間范圍內(nèi)工作，工作深度達200米。隧道巡檢機器人的使用，簡化隧道內(nèi)巡檢工作流程。隧道巡檢機器人集多種傳感手段為一體，比如：超聲波傳感與攝像頭的協(xié)同，險道內(nèi)壁探傷，平臺輪式移動模式，人工控制機器人遠程修復隧道內(nèi)壁損傷。國內(nèi)對電纜隧道巡檢機器人的研究起步較晚，主要研究方向是改進現(xiàn)有機器人，提出科學的改進方案，或者是對機器人的搭載功能進行拓展。

在機器人設計與開發(fā)高速發(fā)展的背景下，隧道巡檢機器人的自動巡檢功能卻一直沒有得到有效完善。隧道巡檢機器人發(fā)展至今，采用的依然是手動控制方式，無法將人類取而代之，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是隧道巡檢機器人的關(guān)鍵技術(shù)沒有突破性進展，比如：機器人運動方式、通訊和定位技術(shù)等。

二、巡檢機器人待解決關(guān)鍵技術(shù)的評價

1、機械結(jié)構(gòu)。隧道巡檢機器人在地下電纜隧道工作，可能會遇到很多障礙物，比如：碎石塊和小土堆等，這就要求機器人必須具有良好的行走機構(gòu)和越障機構(gòu)。此外，為了能夠借助于機器人有效掌握隧道電纜的運行狀況，需要在機器人身上配置可控云臺以及紅外成像設備。

2、導航與定位技術(shù)。隧道巡檢機器人要想提高智能化程度，必須提高機器人的自主導航功能，同時也是機器人需要具備的基本功能。隧道巡檢機器人通過自身的自主導航功能，能夠科學規(guī)劃行走路徑，比如：全局路徑規(guī)劃和越障路徑規(guī)劃。機器人行走于復雜的電纜隧道中，需要跨越一些碎石塊、小土堆等，因此，機器人還需要能夠完成局部越障路徑規(guī)劃。無論是全局路徑規(guī)劃，還是越障路徑規(guī)劃，都需要借助于自主導航功能，借助各種傳感器，比如：超聲傳感器、紅外傳感器和視覺傳感器等，對機器人周圍環(huán)境信息自動成像，幫助機器人確定下一步的位置，此外，視覺傳感器的有效應用可以提高探索范圍和精度。

3、通訊技術(shù)。隧道巡檢機器人與上位機實現(xiàn)通訊的橋梁是通訊模塊，主要作用是在兩者之間進行數(shù)據(jù)傳輸，上位機與機器人通訊示意圖如圖-1所示。上位機要想控制機器人必須向機器人發(fā)送遙控指令，比如：行走指令、圖像采集指令和定位拍照指令等，之后機器人將按照上位機的指令有目的的獲取實時視頻圖像、電纜運行紅外圖、自身方位等，然后，將這些信息傳輸給上位機。因此，在兩者之間通訊過程中要確保通訊流暢，設備寬帶信息傳輸速度要快，有科學的抗干擾設計，能夠進行遠距離通訊。

4、線路檢查與故障定位 。隧道巡檢機器人在復雜的隧道電纜環(huán)境中行走，跨越各種碎石塊、小土堆是常見的經(jīng)歷，也是完成各種巡檢任務的保障。在線路巡檢過程中，常使用視覺檢查和紅外探測技術(shù)，紅外探測技術(shù)主要應用于監(jiān)測電纜是否出現(xiàn)斷股、接頭是否出現(xiàn)松動現(xiàn)象，這是視覺檢查難以完成的；視覺檢查要借助于高分辨率攝像機來完成，并且要將圖像實施傳輸至上位機，供操作人員科學判斷電纜外觀的損壞情況。

結(jié)論：綜上所述，我國隧道電纜巡檢機器人技術(shù)還處于發(fā)展階段，還有很多需要解決的關(guān)鍵技術(shù)，這些關(guān)鍵技術(shù)制約著機器人發(fā)展水平的提高，需要加以解決，隨著社會的進步，科學技術(shù)的提高，研發(fā)人員的努力，各種困難的攻克，隧道電纜機器人工作性能及技術(shù)水平，會得到大幅度提高。

參 考 文 獻

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