陳 驍

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心

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電網(wǎng)巡線機(jī)器人技術(shù)專利分析

陳 驍

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心

摘 要：隨著國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的迅速發(fā)展，如何提高作業(yè)巡檢的質(zhì)量，具有重要的意義。巡線機(jī)器人逐漸成為巡線技術(shù)研究的熱點(diǎn)，針對(duì)線路巡檢機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展過程、技術(shù)特點(diǎn)、國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)分布情況、主要專利申請(qǐng)人、涉及的關(guān)鍵技術(shù)等方面進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人；巡線；專利分析

1研究背景

目前，對(duì)輸電線路進(jìn)行巡檢的方法主要有采用肉眼觀測(cè)，這種方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率和準(zhǔn)確性較低。移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，為電網(wǎng)電力線路巡檢提供了新的作業(yè)方法。巡線機(jī)器人能夠通過遠(yuǎn)程控制其機(jī)械本體沿著電纜線在線行走，并能跨越線路上的障礙，利用傳感儀器對(duì)線路近距離檢測(cè)，可以進(jìn)一步提高巡線的工作效率和巡檢精度。機(jī)器人在輸電線路上巡檢與作業(yè)的應(yīng)用，大大改進(jìn)了傳統(tǒng)方式，降低了各種安全隱患，提高作業(yè)質(zhì)量和技術(shù)水平，保障線路安全運(yùn)行。

2技術(shù)發(fā)展路線

巡線機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)80年代，日本﹑加拿大﹑美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家先后開展了電力線路巡線機(jī)器人的研究工作，其技術(shù)發(fā)展大致分為兩個(gè)階段，起步期：1987-1994，發(fā)展期：1995-2014年。高壓輸電線路巡檢機(jī)器人主要有輕量化﹑越障高效化等發(fā)展路線。（1）輕量化。機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)很大程度上決定了機(jī)器人重量，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕巧化顯得尤為重要，已受到研究人員的重視。（2）高效越障。對(duì)于高壓輸電線路巡檢機(jī)器人而言，研究?jī)?yōu)化機(jī)構(gòu)的選擇最簡(jiǎn)單有效的機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)其靈活越障。由于輸電線路的復(fù)雜性，要求巡檢機(jī)器人有不同的功能， 機(jī)器人的多關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)使控制系統(tǒng)更加復(fù)雜。所以，有些發(fā)明人將巡檢機(jī)器人單功能化，以便使機(jī)器人的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單化和任務(wù)單一化，保證其控制系統(tǒng)的可靠性。

3專利情況分析

3.1申請(qǐng)量分析

圖1. 國(guó)內(nèi)外巡線機(jī)器人專利申請(qǐng)量年度趨勢(shì)圖

從圖1可以看出，由于中國(guó)申請(qǐng)人在該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)入活躍期，因此，2008年后世界專利量有了大幅提升。巡線機(jī)器人正在得到越來越多中國(guó)研發(fā)機(jī)構(gòu)的關(guān)注與重視，各單位和企業(yè)也在不斷加大對(duì)電網(wǎng)巡線機(jī)器人的研發(fā)力量。

圖2. 世界申請(qǐng)與中國(guó)申請(qǐng)量比例分布圖

進(jìn)一步分析，自從2005年以來，我國(guó)關(guān)于電網(wǎng)巡線機(jī)器人專利申請(qǐng)量持續(xù)增長(zhǎng)，占世界申請(qǐng)量的比重不斷提高，這也反映出近年來國(guó)內(nèi)線路巡檢機(jī)器人相關(guān)的研究正在逐漸升溫。在我國(guó)，線路巡檢機(jī)器人技術(shù)研究從 2003 年開始，2008 年后進(jìn)入快速發(fā)展期。通過查閱當(dāng)時(shí)我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)背景了解到，這與國(guó)家“十五”國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展計(jì)劃對(duì)輸變電行業(yè)的支持密切相關(guān)。從電力基本建設(shè)來看，“十五”期間也是我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展最快的時(shí)期。國(guó)家電網(wǎng)的大力興建，對(duì)長(zhǎng)距離輸配電的線路檢測(cè)技術(shù)提出了迫切的需求，從而促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展。

圖3. 專利申請(qǐng)量國(guó)別占比

我國(guó)專利制度開始實(shí)施至2014年，我國(guó)電網(wǎng)巡線機(jī)器人專利申請(qǐng)量占全部申請(qǐng)量的百分之四十一，這體現(xiàn)了我國(guó)在該領(lǐng)域的研發(fā)上起步比較晚，但后期發(fā)展還是很迅速的，總的申請(qǐng)量已經(jīng)超越了最大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手日本成為世界第一。同時(shí)也體現(xiàn)了我國(guó)企業(yè)的專利保護(hù)意識(shí)有所增強(qiáng)。

3.2 國(guó)內(nèi)外主要申請(qǐng)人分析

在外國(guó)申請(qǐng)人中，排名前五的分別是：魁北克水電研究院，關(guān)西電力，東京電力，美國(guó)TRC，日本鐵道綜合技術(shù)研究所。其中有三個(gè)就是日本的公司，雖然在國(guó)外申請(qǐng)總量的排名中，加拿大居第一，但是在國(guó)外申請(qǐng)人的申請(qǐng)量的排名中，日本的公司居第一，說明在世界上，該領(lǐng)域的相關(guān)公司比較分散，基本上集中在比較大的電力公司。

在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人中，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所在線路巡檢機(jī)器人研發(fā)方面處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。在機(jī)器人技術(shù)的研究﹑開發(fā)與應(yīng)用方面不斷取得新的成績(jī)，成功開發(fā)出雙臂回轉(zhuǎn)機(jī)器人和超高壓線路巡檢機(jī)器人。而國(guó)家電網(wǎng)公司擁有較多下屬電力設(shè)計(jì)院和供電公司，在電網(wǎng)巡線機(jī)器人研發(fā)方面有著巨大優(yōu)勢(shì)。武漢大學(xué)﹑山東電力科學(xué)研究院﹑華北電力大學(xué)等單位是近期活躍的線路巡檢機(jī)器人研發(fā)機(jī)構(gòu)。

4小結(jié)與展望

從國(guó)內(nèi)外已取得的研究成果可看出，無越障功能的電力線路巡線機(jī)器人技術(shù)較為成熟，已可以實(shí)用。國(guó)外研制的機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)越來越小型化，模塊化，智能化。最近這些年國(guó)內(nèi)關(guān)于電網(wǎng)線路巡線機(jī)器人的技術(shù)得到了極大發(fā)展，相關(guān)研究也越來越深入，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了巡線小車的行走﹑越障通過人工遙控加機(jī)械控制器來操作。未來巡線機(jī)器人朝著智能化﹑強(qiáng)越障能力的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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