（国网凤台县供电公司 安徽淮南 232100）
1.项目背景
在中低压10kV配电线路的农网架空线路中经常会遇到像树木等可变障碍物，为了保证线路的安全可靠，常常会采取对中低压10kV配电线路包裹绝缘橡胶的措施来增强线路的绝缘性，保证配电安全有序地进行。
现在相关电力配电线路上的机器人绝大多数只能进行简单的巡线报警功能，极少数的具有线路除冰功能，而对于配电线路绝缘自动修复方面，只有华北电力大学机器人研究团队于2016年5月开始这方面的调研和研究工作，因此研制一套可应用于10KV线路，一次可以包裹2米以上的绝缘包裹机器人并发表相关研究论文并申请专利具有重要的意义。
2.研究内容
针对凤台县供电公司农网10KV配电线路绝缘修护使用现状，开发一套配电线路绝缘包裹机器人。机器人可以代替人工登高作业，将绝缘自动包裹在电线上。
2.1结构设计
机器人的本体结构包括：升降机构、行走机构、包裹机构。
升降机构：升降机构依靠调节两个大悬臂夹角实现装置的升降功能，两个大悬臂交叉相连构成了剪刀叉结构，悬臂一端装有两组电机，传动引入丝杠螺母，通过无线遥控器控制电机的转动，使得丝杠螺母旋转，使得两个大悬臂之间的夹角发生变化，实现装置的上升和下降，丝杠螺母可为装置升降提供平稳的工作速度，高精度的丝杠螺母保证了包裹机构在升降过程中的稳定与可靠。独特使用用角铝为材料，在保证机械强度的前提下通过对角铝骨架上开孔使整体不仅强度高而且重量轻。
行走机构：依靠电机带动两组滑轮转动，借助滑轮与线路间的摩擦实现装置在架空线上的行走工作，滑轮采用包胶工艺来增加其与线路间的摩擦力。行走机构的电机与电源分离，当装置内部滑动条未在目标位置时，限位开关打开，由限位开关实现电源的供给。
包裹机构：由输送装置和夹紧装置组成。卷轮为输送装置，其上卷有卡扣式绝缘橡胶，最大可支持15米的包裹工作，动力装置和控制装置提供装配间，输送装置由推杆电机控制就位。输送机构通过输送卷轮推动绝缘橡胶向线路上输送，引导绝缘橡胶包裹在导线表面；夹紧装置由六个滚压轮以及机械手组成，通过连杆传动使滚压轮将绝缘橡胶的卡扣扣紧，其后机械手将专用的铝钉把绝缘橡胶的卡扣彻底地卡紧，使得绝缘橡胶紧紧包裹在线路上，最终实现绝缘橡胶的包裹任务。绝缘材料选用乙丙橡胶，该材料具有良好的耐老化性、耐磨性、耐油性、电绝缘性能和耐臭氧性，是电线、电缆及高压、超高压的良好绝缘材料。绝缘橡胶呈开放卡扣式结构，该结构对于架空线而言易于使用，操作简单。
2.2无线通讯远程遥控控制系统
开发人机界面，可显示电机状态、绝缘距离识别状态、报警等信息。装置的工作参数可以反馈传输到检修人员手机。通过遥控手柄和apad或手机APP控制装置的运行状态。
通过上位机使用者可以直接发出操控命令给计算机，屏幕上显示各种控制信号变化。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般为模拟量），转换成数字信号反馈给上位机。上位机通过串口与下位机进行通信，从而实现配电线路绝缘包裹装置的移动以及包裹；同时通过USB口采集摄像头的数据，完成图像实时显示功能。
3.项目创新点
随着科技的日新月异，机器人技术日趋成熟，智能机器人设备将会成为智能电网的重要组成部分，配电线路绝缘包裹机器人具有很大的发展潜力与市场前景，配电线路绝缘包裹机器人具有技术优势，节省包裹时间，使用也更加便捷，实现了机械结构创新以及机电结合创新，克服了人工包裹的很多局限性。
该项目研制的绝缘包裹机器人能够自动完成10KV配电线路的绝缘修护作业，主要创新内容包括自主设计的行走、升降、包裹机械结构和无线控制。
3.1机械结构创新
自主设计了行走机构、升降机构、包裹机构。行走机构主要由包胶和滑轮组成，通过电机提供动力带动滑轮滚动，从而实现机器人在架空线上的行走功能；升降机构采用动滑轮实现输送包裹机构的上升下降，完成整个装置的衔接；包裹机构是整个装置的核心机构，通过连杆与滑轮的配合实现绝缘橡胶的输送与包裹。绝缘材料选用乙丙橡胶，该材料具有良好的耐老化性、耐磨性、耐油性、电绝缘性能和耐臭氧性，是电线、电缆及高压、超高压的良好绝缘材料。绝缘橡胶呈开放卡扣式结构，该结构对于架空线而言易于使用，操作简单。
3.2智能化无线控制与操作技术
使用WiFi网络控制，主要有两个优点。第一，可以使用手机、平板等WiFi设备作为控制终端，方便使用且节约成本。第二，相比于蓝牙等无线通讯手段，控制距离远，数据传输量大。
人机界面显示电机状态、绝缘距离识别状态、报警等信息。装置的工作参数可以反馈传输到检修人员手机。通过遥控手柄和ipad或者手机APP控制装置的运行状态。装置的工作参数可以反馈传输到检修人员手机，通过遥控手柄和移动客户端APP控制装置的运行状态。上位机软件使用C#编写，具有友好美观的人机交互界面，其主要功能有：控制机械手的动作或移动、控制装置整体的移动、控制托架的动作、串口与下位机通信、紧急停止等。
4、项目的应用效果与应用前景
针对目前架空裸线绝缘改造劳动强度大、危险系数高、施工周期长、电量损失大、投资大等特点，根据绝缘包裹材料的卡扣原理及绝缘包裹工具的结构特点，本项目研制出全新的应用于高压架空裸线的绝缘包裹机器人。对比现有绝缘化改造措施：该绝缘包裹机器人不受停电、环境约束，可大大节约绝缘改造成本。现场实测表明，该装置达到了设计要求，能够自动完成10kV配电线路的绝缘修护作业。使用该装置进行10KV配电线路的绝缘包裹作业，节省了大量的人力物力，具有很高的经济效益，市场应用空间也非常广阔。
参考文献：
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[2]苑吉河，蒋兴良，易辉，等. 输电线路导线覆冰的国内外研究现状[J]. 高电压技术，2004，30（01）：6 -9
论文作者:李化彪,周静
论文发表刊物:《云南电业》2019年2期
论文发表时间:2019/8/29
标签：包裹论文; 装置论文; 线路论文; 机器人论文; 机构论文; 橡胶论文; 滑轮论文; 《云南电业》2019年2期论文;