电力隧道环境中的智能巡检机器人发展现状.pdf

电力隧道环境中的智能巡检机器人发展
现状

摘要：电力隧道内部环境恶劣，电磁环境复杂，空气中含有大量可燃气体，
湿度高，可能有动物入侵。这些问题都有可能对隧道内的设备造成损坏，因此对
隧道内的设备进行监控显得尤为重要。隧道内照明差、噪声高、通信稳定性差，
对隧道内设备设施进行监控存在诸多困难。随着各种监测技术的发展，人工监测
方法取得了很大的进步，但仍存在检测范围小、通信可靠性差、人工分析速度慢、

反馈不及时等问题。

关键词：电力隧道环境；智能巡检；机器人；发展现状

一、智能巡检机器人面临的主要问题

1.关键技术问题

智能检测机器人的智能控制系统是最复杂、要求最高的关键技术问题。由于
检测环境的恶劣和复杂，智能控制系统是整个检测工作的重要技术支撑。例如，
当道路上有水或道路上有障碍物时，机器人可以通过视觉捕捉识别环境，选择绕
道或使用爬障机构越过障碍物。定位技术和自主导航技术在巡检工作中也非常重

要。目前的导航技术主要包括GPS导航、激光导航和视觉导航。目前，视觉导航
技术得到了广泛的应用，它可以在精度和广度上快速获取相关信息。此外，一些
智能巡检机器人还具有语言识别技术、防撞防护技术和检测功能，在操作中进行

技术操作。

2.功能与审美问题

功能:现有的巡检机器人功能比较简单，在复杂环境下的巡检工作较差。现
有大多数机器人的外形设计过于简单，直接影响其功能和操作。特别是外部传感

器应该安装在机器人的末端，所以机器人的形状会直接影响传感器的功能。
美学方面:早期智能巡检机器人的重点一直是技术研发，而我国的智能巡检
机器人在外观和造型上缺乏美感和视觉舒适度。目前，我国的三种主要类型的检
测机器人往往是简单的几何外壳覆盖内部结构，外观死板，缺乏活动性，不合理

的颜色搭配也导致用户对机器人的误解。

3.人机关系处理问题

合理的人机关系可以让工作人员工作更加高效、快捷、舒适。其问题主要在
于用户和机器人功能之间的使用关系，用户和信息传递之间的交互关系，以及用
户与智能巡检机器人、环境之间的关系。该问题集中体现在机器人功能使用及动
态操作不符合人的行为。用户与智能巡检机器人的信息交流传递主要通过技术平
台搭建实现，技术支撑不成熟、程序设定不合理、界面模块操作不友好等问题都

影响了人与智能巡检机器人之间的信息交流和反馈。

4.巡检机器人机构问题

巡检机器人中仿生机构应用较多，其中包含的结构较为复杂、体积较大、关
节较多，适应能力和负载能力较差。其运动控制难度系数较大，在控制过程中要
保证其精度也有很大困难。智能巡检机器人需要小巧灵活的特征，以保证其在实
际工作中能够灵活进行作业。但目前并不能满足实际需求。虽然采用轻质材料制

造巡检机器人，但这样也大大降低了驱动能力，加大了自身负载。

二、安全性与应用性
1.机器人避障
机器人避障行为可分为停障和绕障两种方式。停障是指当机器人探测到行进
路线上一定距离内有障碍物阻挡时，机器人发出并执行减速制动指令，待障碍物
清除后继续行进;绕障是指巡检机器人尝试直接绕过障碍物而继续行进的避障方
式。障碍物通常可分为静止障碍和移动障碍两种。躲避静止障碍可通过人工场势
法来实现，在势场中障碍物对机器人产生斥力，距离越近，斥力越大;目标点对
机器人产生引力，引力与斥力相反，距离越近，引力越小，当机器人到达目标点
时引力为零。通过设置最小安全距离来计算斥力、引力和合力，从而实现机器人
的自主避障。在移动情况下，常见的障碍物与机器人存在相遇和穿越行为。相遇
行为是面对面的运动，即障碍物与机器人前进方向相反;穿越行为是垂直运动，
即机器人前进的方向有障碍从面前穿越。躲避移动障碍可采用基于模糊逻辑理论

的避障方法，该避障方法是用Mandani推理法得到一个精确的速度变化量，当障
碍物与机器人之间存在一定距离时，机器人按照一定速率逐步减速到最低速度，
待障碍消失或者距离大于安全距离时，机器人再逐步加速到正常值，继续完成巡
检任务。
2.控制模块
由于电力行业的特殊性，使得电力智能巡检机器人的使用环境愈加的复杂，
所以对电力智能机器人控制系统要求较高。确保电力智能巡检机器人可以自主地
跨越电线上的障碍物，是目前电力智能巡检机器人智能系统研究的重要内容。此
外，由于电力智能巡检机器人需要在各种环境中应用，那么障碍物的类型就呈现
出多样化，所以，电力智能巡裣机器人在进行障碍物跨越设计时，需要进行稀学
的运动规划，確保电力智能巡检机器人运行的准确性。
3.设备缺陷智能分析技术
变电站设备巡检过程中，机器人利用红外热像仪采集设备红外图像并上传监
控后台，监控后台分析设备红外图谱获取设备温度，设备温度超过正常温度时，
巡检机器人预警设备缺陷，但此种设备预警方法太过简单，使运维人员无法准确
得