高压巡线机器人电磁传感器导航方法

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高压巡线机器人电磁传感器导航方法高压巡线机器人电磁传感器导航方法
陈中伟，肖 华，吴功平
( 武汉大学 动力与机械学院， 湖北 武汉 4 3 0 0 7 2 )
摘 要：提出了-种采用电磁传感器为高压巡线机器人沿输电线路相线进行导航的方法。该方法根据相
对值检测原理， 通过合理布局的传感器测头阵列， 将空间划分为不同的区域， 根据传感器的输出， 经过特定
的算法， 即可判断高压导线相对于机器人的空问位姿。实验室及实际线路带电运行实验表明： 电磁传感器
工作可靠， 导航方法切实可行， 稳定识别精度为 1 0 m m， 满足实际线路带电运行要求。
关键词：电磁传感器；导航 ； 相对值检测；机器人
中图分类号：T P 2 1 2 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 0- 9 7 8 7 ( 2 0 0 6 ) 0 9- 0 0 3 3- 0 3
El e c t r oma gne t i c s e n s or na v i g a t i on s y s t e m o f r obo t f or
h i g h- v ol t age t r a ns mi s s i on l i ne i ns pe c t i o n
CHEN Zh o n g - we i ，XI AO Hu a，WU Go n g - pi n g
( S c h o o l o f P o we r a n d Me c h a n i c a l En g i n e e r i n g， Wu h a n Un iv e r s i t y， Wu h a n 4 3 0 0 7 2， Ch i na )
Abs t r a c t：A met h o d o f e l e c t r o ma g ne t i c s e n s o r n a v i g a t i o n o f i n s p e c t i o n r o b o t f o r hi g h- v o l t a g e t r a n s mi s s i o n l i n e i s
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t ha t t h e e l e c t r o ma g ne t i c s e n s o r c a n wo r k r e l i a b l y， t h e me t h o d o f n a v i g a t i o n i s f e a s i bl e， i t S pr e c i s i on i s 1 0 mm，
a n d t h e s y s t e m c a n s at i s f y t he r e q ui r e me n t s o f p r a c t i c a l u s e.
Ke y wor ds： e l e ct r o ma gn e t i c s e n s o r ；n a v i g a t i o n；c o mp a r a t i v e l y d et e c t i o n；r o b ot
0 引 言
高压和超高压架空电力线是长距离输配电力的主要方
式。为确保供电可靠性 ， 电力公司必须定期对线路设备进
行巡检 ， 及时发现早期损伤和缺陷， 安排必要的维护和修
复。目前， 对输电导线进行巡检的方法主要有 2种： ( 1 ) 人
[ 巡线： 采用肉眼、 望远镜或红外成像仪等设备沿地面对辖
区内的电力线进行观测。这种方法劳动强度大、 工作效率
低 、 探测精度低、 可靠性差； ( 2 ) 航测法： 直升飞机巡线 ， 这
种方法存在巡线盲区和安全问题 ， 巡检费用昂贵。
移动机器人技术的发展， 为架空电力线路巡检提供了
新的移动平台。高压巡线机器人是沿架空高压输电线路进
行巡检作业的全 自动化的巡线装置， 能够带电工作， 沿输电
导线全程运行( 包括沿输电导线的直线段和耐张线段实现
滚动爬行、 跨越及避让悬垂线夹、 悬垂绝缘子 、 防震锤、 耐张
线夹 、 杆塔等结构型障碍) ， 利用携带的传感仪器对杆
塔 、 导线及避雷线、 绝缘子 、 线路金具 、 线路通道等实施接近
检测 ， 代替工人进行电力线路的巡检工作， 提高巡线的工作
效率和巡检精度 。
自主导航是巡线机器人应具备的基本功能， 也是反映
其智能化的关键技术。由于巡线机器人工作在野外环境
中， 其行驶路径高压输电线路周围分布有强电场与强磁场，
使其对 自动导航传感器的选用十分苛刻。目前， 巡线机器
人使用视觉导航的较多。视觉导航具有很高的空间和灰度
分辨力 ， 探测范围广、 精度高， 能够获取嘲中绝大部分信
息 ， 其缺点是难以从背景中分离出要探测的目标。为了
将障碍与背景分开 ， 所需的图像计算量很大， 导致系统的实
时性能较差 。另外， 悬挂在导线上的机器人， 由于风力
作用和自身姿态调整时重心的偏移会产生摆动， 加大了跨
越障碍时的控制难度， 软件算法复杂。本文研究了-种采
用电磁传感器沿高压输 电线路的相线进行导航的新型方
法， 其显著特点是能避免强电场 、 强磁场的干扰 ， 传感器结
构小巧、 重量轻、 便于安装、 软件处理方便 、 造价低廉。