【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力运维，具体为一种输电线路智能化带电更换绝缘子的方法。
技术介绍
1、高压输电线路在长期挂网运行过程中会经受高空、高电压、强电磁干扰等多种恶劣作业环境的影响，会导致输电线路绝缘子串的污秽及损伤、防震锤移位及损坏、导线断股、散股、翘股、耐张线夹引流板螺栓松动等多项隐患，特别是绝缘子瓷瓶发热，甚至会导致绝缘子钢帽的炸裂、绝缘子串断串，引流板螺栓松动引起的温升不仅造成电能的浪费，严重时甚至会导致耐张线夹的变形及损坏等事故，这些将直接影响到电网的正常运行。因此，对这些劣化的绝缘子必须及早地予以更换，否则将威胁线路的安全运行。
2、停电后更换绝缘子无疑是最为安全、可靠的方式，然而，将线路停电会带来较大的经济损失，而且线路停电将降低大电网的稳定储备，增加输电线路的损耗。因此，如何安全、高效的带电更换绝缘子，一直以来都是本领域中的技术目标。带电更换绝缘子串属于带电作业的一种，根据工作人员人体与带电体之间的关系又可分为三类：等电位作业、地电位作业以及中间电位作业人员。而对于更换绝缘子串的研究发展也经历了绝缘防护、绝缘工具、绝缘斗臂车、带电作业机器人四个阶段。前三个阶段的等电位作业人员在作业时都时刻处于高电压、强电场中，并直接接触高压带电部分，因此等电位工作人员稍有差池将会产生生命危险。带电更换绝缘子等电位工作人员的工作任务尤其危险且目前为止是不可避免的，不仅要考虑高压电场与环境恶劣性问题，攀登到绝缘塔几十米甚至上百米的高度也同样具有较高的危险性。
3、近年来，机器人技术得到了快速的发展，使得机器人广泛的应
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：如何改进机器人及其控制方法，以实现高效、准确的绝缘子带电更换作业。
2、为实现以上技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，该方法采用绝缘子更换机器人，所述绝缘子更换机器人设有底盘和机械臂，在所述底盘上设有横担固定机构，在所述底盘上搭载有电源、相机以及所述机械臂，在所述机械臂上设有推入推出弹簧销；该方法包括以下步骤：通过无人机将绝缘子更换机器人吊起并运送至横担处，绝缘子更换机器人通过其底盘上的横担固定机构与所述横担固定，绝缘子更换机器人通过其机械臂上的推入推出弹簧销对绝缘子进行更换。
4、作为优选，在所述底盘上还设有通信模块和控制驱动模块，所述电源分别为相机、机械臂、控制驱动模块、通信模块供电，控制驱动模块与机械臂电性连接，控制驱动模块和相机分别与通信模块电性连接。
5、作为优选，在该方法中，采用神经网络对外部扰动进行估计并作前馈补偿，基于滑模控制算法设计鲁棒控制器。
6、作为优选，在该方法中，采用基于力反馈的阻抗控制方法对机械臂进行柔性控制。
7、作为优选，所述阻抗控制方法包括：在绝缘子更换机器人的机械臂末端设有六维力传感器，所述六维力传感器将传感数据上传至阻抗控制器，绝缘子更换机器人将其正运动学信息上传至阻抗控制器，阻抗控制器接收所述传感数据和所述正运动学信息，由阻抗模型解算得到位置跟踪误差，据此形成控制指令，下发至绝缘子更换机器人的关节力矩控制器。
8、作为优选，在该方法中，采用地面基站与绝缘子更换机器人进行双向数据传输。
9、作为优选，所述双向数据传输包括，地面基站收来自绝缘子更换机器人的视频图像、探测传感器数据、机器人位姿状态信息，地面基站向绝缘子更换机器人发送遥控命令。
10、作为优选，所述地面基站设有上位机，在所述上位机中安装有机器人控制软件和遥操作控制软件，所述上位机通过机器人控制软件与机器人控制器通信，所述上位机通过遥操作控制软件与遥操作设备通信，机器人控制器与绝缘子更换机器人电性连接。
11、作为优选，在绝缘子更换机器人的外表面设有绝缘层，在绝缘子更换机器人上设有电磁屏蔽装置。
12、作为优选，在所述底盘上设有自锁机构，当横担固定机构与横担固定后，由所述自锁机构进行加固。
13、本专利技术提供了一种输电线路智能化带电更换绝缘子的方法。该技术方案采用无人机吊运绝缘子更换机器人到达作业位点，机器人固定于横担上，再驱动机械臂执行绝缘子更换作业。在机器人的实体结构方面，本专利技术设计了搭载于底盘上的横担固定机构，并利用机械臂上的弹簧销完成绝缘子更换，操作精准高效；同时机体本身设计了绝缘结构和电磁屏蔽装置，再结合其较强的自身负载能力，保证了安全性。此外，本专利技术针对机器人设计了位置跟踪及阻抗控制方法，在电力复杂多变环境下保证机器人在执行安装任务时的可靠性与安全性。并设计了远程监控与遥控操作系统，实现地面基站与机器人的高效双向通讯。应用本专利技术，能显著提升绝缘子电更换作业的安全性和效率，并降低工作成本，具有显著的技术优势。
14、本专利技术有效解决了破损绝缘子更换时的视觉定位问题、无人机与机械臂的协同问题，机械臂之间多智能体的规划问题，机械臂的智能抓取问题等。本专利技术在推广后可以降低绝缘子闪污、破损后而造成的电力系统故障损失，降低人力成本、车辆成本、各类工器具及耗材使用成本，进一步提高高压电力系统绝缘子运行维护效率和效益，加强运检工作智能化、集约化和精益化的科学管理，极大降低电力工作人员工作风险系数，具有重要价值和意义。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，该方法采用绝缘子更换机器人，所述绝缘子更换机器人设有底盘和机械臂，在所述底盘上设有横担固定机构，在所述底盘上搭载有电源、相机以及所述机械臂，在所述机械臂上设有推入推出弹簧销；该方法包括以下步骤：通过无人机将绝缘子更换机器人吊起并运送至横担处，绝缘子更换机器人通过其底盘上的横担固定机构与所述横担固定，绝缘子更换机器人通过其机械臂上的推入推出弹簧销对绝缘子进行更换。
2.根据权利要求1所述的输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，在所述底盘上还设有通信模块和控制驱动模块，所述电源分别为相机、机械臂、控制驱动模块、通信模块供电，控制驱动模块与机械臂电性连接，控制驱动模块和相机分别与通信模块电性连接。
3.根据权利要求1所述的输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，在该方法中，采用神经网络对外部扰动进行估计并作前馈补偿，基于滑模控制算法设计鲁棒控制器。
4.根据权利要求1所述的输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，在该方法中，采用基于力反馈的阻抗控制方法对机械臂进行柔性控制。
5.根据权利要求4所述的输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，所述阻抗控制方法包括：在绝缘子更换机器人的机械臂末端设有六维力传感器，所述六维力传感器将传感数据上传至阻抗控制器，绝缘子更换机器人将其正运动学信息上传至阻抗控制器，阻抗控制器接收所述传感数据和所述正运动学信息，由阻抗模型解算得到位置跟踪误差，据此形成控制指令，下发至绝缘子更换机器人的关节力矩控制器。
6.根据权利要求1所述的输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，在该方法中，采用地面基站与绝缘子更换机器人进行双向数据传输。
7.根据权利要求6所述的输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，所述双向数据传输包括，地面基站收来自绝缘子更换机器人的视频图像、探测传感器数据、机器人位姿状态信息，地面基站向绝缘子更换机器人发送遥控命令。
8.根据权利要求1所述的输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，所述地面基站设有上位机，在所述上位机中安装有机器人控制软件和遥操作控制软件，所述上位机通过机器人控制软件与机器人控制器通信，所述上位机通过遥操作控制软件与遥操作设备通信，机器人控制器与绝缘子更换机器人电性连接。
9.根据权利要求1所述的输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，在绝缘子更换机器人的外表面设有绝缘层，在绝缘子更换机器人上设有电磁屏蔽装置。
10.根据权利要求1所述的输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，在所述底盘上设有自锁机构，当横担固定机构与横担固定后，由所述自锁机构进行加固。
...【技术特征摘要】
1.输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，该方法采用绝缘子更换机器人，所述绝缘子更换机器人设有底盘和机械臂，在所述底盘上设有横担固定机构，在所述底盘上搭载有电源、相机以及所述机械臂，在所述机械臂上设有推入推出弹簧销；该方法包括以下步骤：通过无人机将绝缘子更换机器人吊起并运送至横担处，绝缘子更换机器人通过其底盘上的横担固定机构与所述横担固定，绝缘子更换机器人通过其机械臂上的推入推出弹簧销对绝缘子进行更换。
2.根据权利要求1所述的输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，在所述底盘上还设有通信模块和控制驱动模块，所述电源分别为相机、机械臂、控制驱动模块、通信模块供电，控制驱动模块与机械臂电性连接，控制驱动模块和相机分别与通信模块电性连接。
3.根据权利要求1所述的输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，在该方法中，采用神经网络对外部扰动进行估计并作前馈补偿，基于滑模控制算法设计鲁棒控制器。
4.根据权利要求1所述的输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，在该方法中，采用基于力反馈的阻抗控制方法对机械臂进行柔性控制。
5.根据权利要求4所述的输电线路智能化带电更换绝缘子的方法，其特征在于，所述阻抗控制方法包括：在绝缘子更换机器人的机械臂末端设有六维力传感器，所述六维力传感器将传感数据上传至阻抗控...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨利民，张德伟，闵凯龙，吉海强，李飞翔，王生明，明月娇，皮晓东，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司超高压分公司，
类型：发明
国别省市：
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