带电作业机器人

随着人工智能技术的快速发展，由“时代楷模”“改革先锋”张黎明带队研发的配网带电作业机器人已经实现第四次技术迭代。该机器人在精准识别、自主规划、智能控制、安全防护等方面进行了全面升级，具有轻量化、小型化、模块化特点，它能够代替人完成高空高危带电作业，大幅降低作业人员安全风险。 2019年底，国家电网公司在津成立了国网瑞嘉（天津）智能机器人有限公司，实现了配网带电作业机器人的产业化。截至目前已先后在北京、山东、江苏、浙江、辽宁、新疆等21个省份推广，累计开展现场作业4.2万余次。

机器人应用的领域越来越广泛，能源行业机器人在生产中担任角色越来越重要，在机器人研发过程中需要努力攻克电力机器人新型机构设计、环境立体感知、精准作业控制、边缘人工智能等关键技术，持续提升机器人质量可靠性、使用便捷性、维护简便性。电力行业机器人主要围绕气体绝缘金属封闭开关设备检修机器人、电缆隧道检测机器人、配网带电作业机器人、500千伏架空输电线路带电作业机器人等类别研发及应用，将人工智能技术与电力安全生产紧密融合， 更好地发挥机器人在能源互联网建设中的重要作用。

作业机器人在电力行业有广泛应用前景，比如开关柜带电操作、配电线路带电作业、不停电除杂草等作业。当前作业机器人实现了部分的自主功能，但很多场景需要依赖遥操作来实现。传统的遥操作机器人感知环境的方式，通常是采用单目摄像头拍摄视频流的方式，该种方式空间感低，很难进行较复杂的操作。我们提出了一种基于增强现实的带电作业机器人的智能感知方法，可以实时接收现场3D视频，并且保有强烈的真实感，同时可以很好的辅助操作员避免作业时机器人发生碰撞。研究结果可以为机器人进行复杂远程作业时提供技术支持。

介绍目前“国网瑞嘉”双臂机器人的工作特点、浙江公司所属研发的三款配电线路机器人以及配网带电作业机器人的研究与应用路线。分享了浙江公司机器人应用情况及业务特点、配网机器人应用现状及提升需求，报告中表示提高工效、保证安全，减轻一线作业人员的劳动强度是我们目前机器人研发的关键所在！

本报告基于电网数字化建设背景，介绍了湖北电网在变电设备带电作业机器人的研制情况，包括小型化绝缘载体升级改造、基于视觉的绝缘斗臂车空间引导、复杂场景下绝缘子伞裙高精度识别定位、机器人平台强电磁屏蔽处理、新型高效干冰介质清洗应用、机器人远程自动化控制等内容。2022年，该机器人通过了工频耐压性能试验和多次模拟实验验证，并于湖北荆门220kV变电站成功进行首次应用，有效验证了本机器人设备面向主网变电设备开展带电作业的安全性、智能性与可行性。 此外，该机器人成套技术及装备既能通过更换系列化末端作业工装，用于外绝缘设备带电PRTV喷涂、零值检测等场景，也能兼容电压等级，拓展至配网带电作业机器人应用场景中。

以国网山东电力和国网青岛供电公司为例，简要分析供电可靠性的当前形势和要求。阐述当前配网不停电作业的管理方式和规模水平，介绍中低压“微网”发电，综合不停电作业以及带电作业机器人应用等先进技术。探讨配网不停电作业对提升供电可靠性的作用，分析配网不停电作业在能力建设上的典型做法，以及如何在供电可靠性提升工作中最大程度发挥不停电作业的作用。

主要介绍北京公司配网带电作业机器人试点应用心得，包括前期配合研发调试工作、现场实施技术措施和安全措施保障以及试点应用心得等，着重分享将机器人初始使用并沟线夹、穿刺线夹接引的整体方案调整为使用J型线夹接引，使得带电作业机器人具备全国范围内进一步推广的能力，与机器人厂家、线夹生产厂家联合开展技术攻关研制J型线夹接引末端工具，在全国范围内首次利用带电作业机器人完成J型线夹带电接引工作的经验成果。

项目团队融合了机器人、视觉识别、智能控制、高电压和无人机技术，研制了双臂协同输电线路带电作业机器人，实现了机器人快速部署到位、自主上下线、高效行走越障，具有“一机多用”、环境适应性好、可拓展性强的特征，开创了“线上无人、现场少人”的带电作业新局面，提高了作业的本质安全，解决了带电作业结构性缺员的问题。

本成果主要用于10kV架空线路带电作业，可以自主完成不同线路结构的搭接引流线工作。该配网带电作业机器人装备有协作机械臂、户外专用机械臂和多种分布式智能工具，机器人可以通过协作机械臂末端搭载不同的工具并配合户外专用机械臂完成多种任务模式下的人-机协同操作，具有高清视觉模组和自主导航控制后台，可满足大负载、全场景、智能化、实用化的要求。

国网瑞嘉配网带电作业机器人采用多传感数据融合的智能感知、基于视力觉伺服的运动控制、基于现场大数据的行为矫正、高压绝缘与电磁兼容等关键核心技术，采用平台化设计，通过更换不同末端作业工具，实现不同作业功能。在保证电网稳定运行的同时，能够替代人工完成架空线路带电作业，保障了作业人员人身安全，降低了劳动强度，提高了作业质量和效率。可以实现带电接引流线、带电断引流线、带电更换故障指示器、带电安装接地环、10KV架空线路机器人核相、带电加装非承力线夹、带电加装间隙吹弧式避雷器、带电安装驱鸟器、挂接地线、带电更换针式绝缘子、带电扶正绝缘子、带电安装过压保护器、激光刀修剪树枝、带电锯树枝等功能。