电网巡线机器人技术专利分析

陈 骁

国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心



电网巡线机器人技术专利分析

陈 骁

国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心

摘 要：随着国家电网建设规模的迅速发展，如何提高作业巡检的质量，具有重要的意义。巡线机器人逐渐成为巡线技术研究的热点，针对线路巡检机器人技术的发展过程、技术特点、国内外专利申请分布情况、主要专利申请人、涉及的关键技术等方面进行了分析和研究。

关键词：机器人；巡线；专利分析

1研究背景

目前，对输电线路进行巡检的方法主要有采用肉眼观测，这种方法劳动强度大，效率和准确性较低。移动机器人技术的发展，为电网电力线路巡检提供了新的作业方法。巡线机器人能够通过远程控制其机械本体沿着电缆线在线行走，并能跨越线路上的障碍，利用传感仪器对线路近距离检测，可以进一步提高巡线的工作效率和巡检精度。机器人在输电线路上巡检与作业的应用，大大改进了传统方式，降低了各种安全隐患，提高作业质量和技术水平，保障线路安全运行。

2技术发展路线

巡线机器人的研究始于20世纪80年代，日本﹑加拿大﹑美国等发达国家先后开展了电力线路巡线机器人的研究工作，其技术发展大致分为两个阶段，起步期：1987-1994，发展期：1995-2014年。高压输电线路巡检机器人主要有轻量化﹑越障高效化等发展路线。（1）轻量化。机器人的机械机构很大程度上决定了机器人重量，其结构简单轻巧化显得尤为重要，已受到研究人员的重视。（2）高效越障。对于高压输电线路巡检机器人而言，研究优化机构的选择最简单有效的机构，实现其灵活越障。由于输电线路的复杂性，要求巡检机器人有不同的功能， 机器人的多关节的协调使控制系统更加复杂。所以，有些发明人将巡检机器人单功能化，以便使机器人的机构简单化和任务单一化，保证其控制系统的可靠性。

3专利情况分析

3.1申请量分析

图1. 国内外巡线机器人专利申请量年度趋势图

从图1可以看出，由于中国申请人在该领域的技术创新进入活跃期，因此，2008年后世界专利量有了大幅提升。巡线机器人正在得到越来越多中国研发机构的关注与重视，各单位和企业也在不断加大对电网巡线机器人的研发力量。

图2. 世界申请与中国申请量比例分布图

进一步分析，自从2005年以来，我国关于电网巡线机器人专利申请量持续增长，占世界申请量的比重不断提高，这也反映出近年来国内线路巡检机器人相关的研究正在逐渐升温。在我国，线路巡检机器人技术研究从 2003 年开始，2008 年后进入快速发展期。通过查阅当时我国电网建设背景了解到，这与国家“十五”国家高新技术发展计划对输变电行业的支持密切相关。从电力基本建设来看，“十五”期间也是我国电力工业发展最快的时期。国家电网的大力兴建，对长距离输配电的线路检测技术提出了迫切的需求，从而促进了相关技术的快速发展。

图3. 专利申请量国别占比

我国专利制度开始实施至2014年，我国电网巡线机器人专利申请量占全部申请量的百分之四十一，这体现了我国在该领域的研发上起步比较晚，但后期发展还是很迅速的，总的申请量已经超越了最大的竞争对手日本成为世界第一。同时也体现了我国企业的专利保护意识有所增强。

3.2 国内外主要申请人分析

在外国申请人中，排名前五的分别是：魁北克水电研究院，关西电力，东京电力，美国TRC，日本铁道综合技术研究所。其中有三个就是日本的公司，虽然在国外申请总量的排名中，加拿大居第一，但是在国外申请人的申请量的排名中，日本的公司居第一，说明在世界上，该领域的相关公司比较分散，基本上集中在比较大的电力公司。

在国内申请人中，中国科学院沈阳自动化研究所在线路巡检机器人研发方面处于国内领先水平。在机器人技术的研究﹑开发与应用方面不断取得新的成绩，成功开发出双臂回转机器人和超高压线路巡检机器人。而国家电网公司拥有较多下属电力设计院和供电公司，在电网巡线机器人研发方面有着巨大优势。武汉大学﹑山东电力科学研究院﹑华北电力大学等单位是近期活跃的线路巡检机器人研发机构。

4小结与展望

从国内外已取得的研究成果可看出，无越障功能的电力线路巡线机器人技术较为成熟，已可以实用。国外研制的机器人技术发展趋势越来越小型化，模块化，智能化。最近这些年国内关于电网线路巡线机器人的技术得到了极大发展，相关研究也越来越深入，已经实现了巡线小车的行走﹑越障通过人工遥控加机械控制器来操作。未来巡线机器人朝着智能化﹑强越障能力的方向发展。

参考文献：

［1］Pouliot N， Montambault S. Geometric design of the LineScout， a teleoperated robot for power line inspection and maintenance［C］. 2008.

［2］耿欣，周延泽.巡检机器人的爬行方案设计［J］，机器人技术与应用，2002（4），19-21.