一种变电站巡检机器人转运装置的设计郑鹏飞--中国期刊网

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一种变电站巡检机器人转运装置的设计郑鹏飞

发表时间：2020/5/9 来源：《电力设备》2020年第2期作者：郑鹏飞1 陈钊2

[导读] 摘要：本项目拟研制可应用于普通厢式货车的全自动机器人站间转运装卸平台。

        (1.锐达互动科技股份有限公司福建福州 350001;2.福州供电公司福建福州 350009)
        摘要：本项目拟研制可应用于普通厢式货车的全自动机器人站间转运装卸平台。根据巡检机器人本体的形状、尺寸以及重量，研制专用搬运平台机械结构，用于搬运巡视机器人；为转运装卸平台配置自动控制系统，用自动方式将机器人装上货车后厢专用运输箱固定，并能实现到达目标变电站后的定点卸车；货车上后厢专用运输箱内固定装置采用减震设计，防止运输过程中震颤损坏机器人；转运平台可由单人完成操作，具有安全、高效的优点，可大大提高巡视机器人应用水平与覆盖范围。
        关键词：变电站、机器人、巡检、转运、设计
        1背景
        变电站是各级电网的核心枢纽，对站内设备例行巡检是保证电网安全运行的关键手段。随着电力系统稳定性的要求不断提高，人工巡检模式存在劳动强度大、待检设备分散、恶劣天气干扰影响等缺点，人工巡检亦逐渐凸显其客观不足和不适应智能电网发展趋势的迹象。
        随着科技的进步，工业机器人进入了一个前所未有的发展期，工业机器人在工作期间可以全天候全时段的特性，加快了它的普及速度。
        针对上述情况，2002年，“变电站设备巡检机器人“项目被列为国家863计划；2013年，变电站巡检机器人开始全面投入国家电网公司的巡检应用；2016年，南方电网公司也适时提出了推行“机巡+人巡”和探索应用智能作业的新要求，旨在通过研制灵活搭载多种类、高性能、高精度传感器的智能机器人，实现对输变电设备的全天候、不间断监控，推动向“装备智能化、运行智慧化”转型升级，解决结构性缺员的突出矛盾，提升生产运行质量和设备健康水平。
        目前国家电网公司也在各试点变电站进行变电站巡检机器人测试，并计划推广使用，集中式智能巡检机器人可以在多个无人值守变电站中，完成对室外高压设备进行可见光巡检(表计、油位计等)图像识别和一次设备红外温度监测等任务，替代人工巡检中遇到的繁、难、险和重复性的工作，让电力工人告别在高温雨雪等恶劣天气中巡检的“折磨”，电力巡检开始逐步迈入智能化时代。
        虽然巡检机器人给变电站的日常巡视工作带来极大便利、解放了繁重的巡视检查及红外测温工作，但是为了高效应用智能巡检机器人，国网公司在220kV及以下变电站推广应用集中式智能巡检机器人，这种现实情况造成了一个无法回避的问题——巡检机器人站与站之间的运输问题。
        在电网企业中，每个巡维中心管辖数座变电站，但所用机器人可能仅有1至3台。如果在实际应用的过程中，仅将巡维中心的巡检机器人固定在单座变电站使用，则难以充分其可持续工作的优势；加之当前变电站巡检机器人投资成本高，固定在某一变电站使用则势必降低其投入产出比。
        鉴于此，有必要在巡维中心管辖的多座变电站之间转运使用巡检机器人。在运输时需要按照规定的流程进行装车载运，目前转运时对巡检机器人的泊载方式是通过厂家提供的两条专用转运轨道进行智能巡检机器人的上下车泊载，首先人工进行轨道铺设完毕，通过遥控器遥控巡检机械人通过倾斜的轨道上车，下车方式同样。在巡检机器人上下车过程中，均是通过智能巡检机器人的运动进行，该方式对操作人及现场环境要求较高，需要一个能够熟练遥控操作智能巡检机器人的运维人员，并且对现场场地的坡度也有一定的要求，在日常使用时如果对智能巡检机器人进行遥控操作时遥控器死机或者雨天轨道湿滑的情况下极易发生倾覆事故，对机器人造成损害。
        因此亟需提供一种新型的智能巡检机器人运维转运装置来解决上述问题。
        2当前技术现状
        2.1机器人斜坡上车
        2019年10月底，项目组选择对于在场地内施工的方案，进行了可行性研究。
        该方案在场地内进行斜坡施工，机器人通过斜坡提升至皮卡车后斗高度，直接进入后斗。该方案需在机器人进入的每个场地都进行施工，十分不灵活，且对皮卡车停车的规范性要求较高。
        2.2机器人升降平台
        对于在地面施工升降平台的方案，项目组也进行了讨论，该方案需要将升降平台嵌入地面，机器人进入平台后，升降至皮卡高度。对于场地施工要求，供电等配套要求较高，且对司机停靠的要求也较高。
        2.3机器人翻斗升降
        项目租还对皮卡车加挂折叠升高平台的转运方案进行了针对性研究。

        主要问题点在于：1、升降机构安装皮卡上，车辆年检有一定风险。2、如采用电动升降方案，从汽车电瓶取电，会对汽车电瓶造成过载，保险丝熔断等不良后果。3、采用手动升降方案，操作步骤繁琐，且相对费时。4、再满足载重安全的情况下，升降机构本身自重较大，影响行车安全。5、升降机构占用皮卡后斗空间。6、机器人上车后处于裸露无保护状态，受外界影响较大。
        2.4机器人吊装升降
        对于皮卡车吊装机器的方案，项目组也进行了相应讨论。吊装方案同样无法解决电机取电问题。
        3方案设计
        2019年11月，在调研分析了若干种技术方案后，项目组最终确定采用独立电动升降平台加转运箱的方式进行初步实验。
        3.1机器人转运箱设计
        我们采用电子零部件运输常见的围板箱进行改造，将侧面开口，形成机器人运动的斜坡。并在围板箱内部四周加装防碰撞海绵。机器人可以在遥控状态，直接开上斜坡，或有人员推上斜坡。因斜坡高度较低，故此过程较为轻松。
        3.2机器人箱内固定
        在围板箱内的托盘上设置四个挂钩，对机器人的轮子进行固定。并设置挡板对机器人进行限位。
        机器人在保护箱内固定好后，将斜坡收起，在顶盖固定好。
        保护箱的好处在于，在运送过程中，给与机器人固定和保护，防止机器人位移和碰撞的发生。同时，四周围板防风防水，保证机器人的安全。
        3.3机器人保护箱升降平台
        将可移动的升降平台移至保护箱旁边，升降平台示意图如下：

        独立升降平台用蓄电池驱动电机，将整个保护箱升起至皮卡车后斗高度以上。移动升降平台，将保护箱放置在皮卡车后斗上。
        4结论
        福州公司巡视机器人站间转运全自动装卸平台的研究成果为：
        1）可由单人完成操作的全自动机器人站间转运平台
        2）巡视机器人专用运输箱。
        该项目的研究的设备已完成样机制作及调试，各项检测指标均合格。
        从样机实地测试情况看，福州公司巡视机器人站间转运全自动装卸平台的技术研究已经达到了项目预期的目标。该项目提供的平台可实现巡视机器人从地面到货车后厢专用运输箱的便捷化操作,以及机器人到站后的定点卸车。该项目提供的专用运输箱防雨、防潮、防尘、防震，确保机器人在运输过程中的安全。该项目达到了项目立项要求的预期效果。
        5参考文献：
        [1].变电站智能机器人巡检系统[J].华北电力技术,2015(05):72.
        [2]马一鸣.智能巡检机器人在无人值守变电站的应用[D].华北电力大学,2017.
        作者介绍：
        郑鹏飞（1984.12.15—）；男；福建；汉；本科；工程师；产品经理；机器人；锐达互动科技股份有限公司。
        陈钊；男；福建；汉；本科；高级工程师；研究方向：电力自动化；福州供电公司。