李佰國

【摘要】 電纜隧道中運(yùn)行環(huán)境復(fù)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(jī)器人，工作人員借助于機(jī)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(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，旨在不斷提高巡檢機(jī)器人制造水平。

【關(guān)鍵詞】 電纜隧道 巡檢 機(jī)器人技術(shù)

引言：

當(dāng)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(jī)器人電纜隧道巡檢，能夠快速確定故障位置，及時(shí)消除電纜故障，在減少電纜火災(zāi)發(fā)生的同時(shí)，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(jī)器人的應(yīng)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(diǎn)，加大電纜隧道巡檢機(jī)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(qiáng)、安全可靠的機(jī)器人，從而有效擴(kuò)大巡檢范圍，確保電能輸送的可靠性。

一、巡檢機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展分析

具研究得知，于上世紀(jì)60年代末期，斯坦福研究院研制出自動化移動機(jī)器人，隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，電力巡檢機(jī)器人誕生，可進(jìn)行手動操控在< 1米的空間范圍內(nèi)工作，工作深度達(dá)200米。隧道巡檢機(jī)器人的使用，簡化隧道內(nèi)巡檢工作流程。隧道巡檢機(jī)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(xiǎn)道內(nèi)壁探傷，平臺輪式移動模式，人工控制機(jī)器人遠(yuǎn)程修復(fù)隧道內(nèi)壁損傷。國內(nèi)對電纜隧道巡檢機(jī)器人的研究起步較晚，主要研究方向是改進(jìn)現(xiàn)有機(jī)器人，提出科學(xué)的改進(jìn)方案，或者是對機(jī)器人的搭載功能進(jìn)行拓展。

在機(jī)器人設(shè)計(jì)與開發(fā)高速發(fā)展的背景下，隧道巡檢機(jī)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(jī)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(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)沒有突破性進(jìn)展，比如：機(jī)器人運(yùn)動方式、通訊和定位技術(shù)等。

二、巡檢機(jī)器人待解決關(guān)鍵技術(shù)的評價(jià)

1、機(jī)械結(jié)構(gòu)。隧道巡檢機(jī)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(jī)器人必須具有良好的行走機(jī)構(gòu)和越障機(jī)構(gòu)。此外，為了能夠借助于機(jī)器人有效掌握隧道電纜的運(yùn)行狀況，需要在機(jī)器人身上配置可控云臺以及紅外成像設(shè)備。

2、導(dǎo)航與定位技術(shù)。隧道巡檢機(jī)器人要想提高智能化程度，必須提高機(jī)器人的自主導(dǎo)航功能，同時(shí)也是機(jī)器人需要具備的基本功能。隧道巡檢機(jī)器人通過自身的自主導(dǎo)航功能，能夠科學(xué)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(jī)器人行走于復(fù)雜的電纜隧道中，需要跨越一些碎石塊、小土堆等，因此，機(jī)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(dǎo)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(jī)器人周圍環(huán)境信息自動成像，幫助機(jī)器人確定下一步的位置，此外，視覺傳感器的有效應(yīng)用可以提高探索范圍和精度。

3、通訊技術(shù)。隧道巡檢機(jī)器人與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊的橋梁是通訊模塊，主要作用是在兩者之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，上位機(jī)與機(jī)器人通訊示意圖如圖-1所示。上位機(jī)要想控制機(jī)器人必須向機(jī)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(jī)器人將按照上位機(jī)的指令有目的的獲取實(shí)時(shí)視頻圖像、電纜運(yùn)行紅外圖、自身方位等，然后，將這些信息傳輸給上位機(jī)。因此，在兩者之間通訊過程中要確保通訊流暢，設(shè)備寬帶信息傳輸速度要快，有科學(xué)的抗干擾設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離通訊。

4、線路檢查與故障定位 。隧道巡檢機(jī)器人在復(fù)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(wù)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(yīng)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(jī)來完成，并且要將圖像實(shí)施傳輸至上位機(jī)，供操作人員科學(xué)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(jī)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(jī)器人發(fā)展水平的提高，需要加以解決，隨著社會的進(jìn)步，科學(xué)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(jī)器人工作性能及技術(shù)水平，會得到大幅度提高。

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