智能巡检机器人的现状与发展趋势

李尽致

摘 要：本文阐述了国内外输电线路巡检机器人的研究现状。在输电线检测与维护机器人的理论与实验方面已经开展了很多研究，巡检机器人能够大幅提高作业效率、降低劳动成本、降低风险。从智能巡检机器人的关键技术、功能使用、人机关系以及市场需求角度出发，总结和预测了智能巡检机器人的设计趋势和方向，为未来智能巡检机器人的设计提供参考和借鉴。

关键词：输电线; 巡检机器人; 发展趋势

现代社会走进科技化、现代化发展阶段，机器人应用于实践工作阶段较为普遍，通过自动控制、智能学习等相关措施方法，高科技产业的发展进步由此得到保障，企业走向科技化的发展阶段，拥有自身的竞争优势特点。巡检机器人应用于实践工作阶段，能够将变电站运行的稳定性、有效性不断提升，但从实践来看在巡检机器人应用阶段还存在诸多的问题，诸如通信系统的安全性、稳定性不足等情况，因此还需要开展针对性的探索分析，实现智能巡检机器人的优化应用。

1 智能巡检机器人的概述

输电线路的巡检目前主要有人工沿线巡检和直升机巡检两种作业方式。人工沿线巡检的方法即由巡线工人采用目测或通过望远镜、测距仪及红外热像仪等方法沿线路逐塔巡检，地面巡视与登塔检查相结合，是目前国内绝大部分输电线路巡视的主要方法。对于跨越山区、草地及原始森林等路段的巡检而言，由于环境恶劣，难以保证巡检到位率，而且巡线周期长。直升机巡检的方法又称航测法，是指由直升机携带红外热像仪及可见光摄像机等设备进行巡检。采用直升机巡检的缺点是巡线费用昂贵，巡检质量受到气候、地理环境及检测设备等因素的影响。由于巡检作业方式存在的诸多不足，国内外的专家学者提出采用机器人巡线的作业方式，用于替代或辅助人力进行线路的巡检与维护。

智能巡检机器人利用智能语音识别、移动终端和中控端控制巡检机器人行走到指定位置，通过关键技术准确获取外界环境信息，检测对象相应指标数据，并将相关数据采集收集传输到客户端，是一种适应于多种环境下具备多种功能的移动设备。目前智能巡检机器人类型多样，从移动方式来看大致包括三种：轨道悬挂式、地面移动式以及管道滚动式。三种机器人分别对应完成不同领域或工作环境下的巡检工作。

智能巡检机器人根据功能属性，其作用主要表现为：日常巡检，能够定时、定点、定轨迹进行巡检工作;视频监控采集数据，通过自带摄像头智能识别检查项目，采集巡检对象相关信息，并传送回相应的数据;采集数据分析，将采集回来的数据分析判断筛选，结果输送到用户客户端，提高工作效率;自主导航回充，当巡检任务结束后，能够根据充电桩发出的信号回航充电。

2 变电站巡检机器人应用技术类型

2.1 软件系统开发与应用

机器人在变电站进行巡检工作阶段，不同的型号以及系统功能的设定，所需要应用的监控系统文件存在一定的差异性，此时系统中配备的软件条件也存在一定的差异性。如果是集控子站的监控系统软件应用期间，需要将具备统一性的监控管理软件应用起来，确保在不同类型、不同厂家机器人统一管理的过程中，不需要频繁的切换软件，也能将软件整体的应用效率有效保障。这样一来集控子站在运行管理阶段，也能实现系统化管理的基本目标。

2.2 机器人设备的改造与研发

在智能机器人应用期间，需要将原有的巡检机器人工作目标确立起来，将机器人的小型化发展目标确立，将新型智能化的巡检机器人性能不断提升，控制在初期建设阶段的成本投资，提升其整体的功能性。还有就是智能巡检机器人的充电室的设置，考虑到机器人的生产商业之间的差异性相对较大，所以在不同类型的机器人充电期间的要求也明显不同，需要将满足多类型机器人充电的室内空间环境建立起来，并注重系统的逻辑关系的优化配置，这样一来在执行不同充电任务期间，机器人能够随时切换就能有效提升巡检机器人的充电质量，避免因电量不足而影响工作进度。在新型巡检机器人应用阶段，将小型机器人的应用目标确立起来，能够将产品的体积重量有效控制到位，对提升机器人的应用灵活性、高效性有积极影响作用。机器人在运作阶段具备机动性的特点，需要将驱动转向结构优化应用起来，使得巡检的整体效率得到保障。

2.3 机器人远程控制好规约的应用

在同一变电站之内，为将巡检机器人全面进行管控引导，需要将远控规约确立起来。员工规约的接口以及数据规范的应用，需要结合变电站的运行管理要求，将接口、数据规范应用的效率不断提升。此时智能机器人与集控子站的双向信息交互目标顺利完成。服务接口规范的设置，需要将多型号机器人管理工作有序开展，此时的数据格式应用都需要将数据接口规范确立。

3 智能巡检机器人的设计发展趋势

3.1 提升功能与审美的优化设计

智能巡检机器人的功能与审美优化主要三个方面：一是造型功能优化，目的在于明确智能巡检机器人的功能区以及使用方式。智能巡检机器人的外型形态很大程度上能引导用户使用及安全规范操作。局部造型特征能引导用户视觉着力点，以便快速有效获取重要信息等。二是色彩审美优化，在色彩搭配采用现代设计色彩配色，提升设计美观性和时代感，同时色彩语义能辅助功能使用，如红白能起到警示作用，蓝白显示操作区等。三是关键技术智能优化。在多种传感器技术设备融合的基础上探索智能化技术应用。如3D扫描技术、AR实景检测、预警应急处理以及虚拟现实等。关键技术设计的优化和创新应用为每次巡检作业自动规划巡检任务，调整巡检路线，优化决策等，提供坚实技术保障并节省人力物力消耗。

3.2 强化人机协作模式的交互设计

在人机协作模式中，智能巡检机器人在加快动态感知、优化决策等关键技术研发外，增强人机交互体验效果也是强化人机协作效能的一个重要部分，换言之就是处理好人、机器、环境之间的和谐交互关系。巡检机器人的智能化无疑强调的是三者之间的交互关系。由于全智能化巡检还有待发展成熟，在智能巡检机器人在作业过程中，人为起到至关重要的作用，运用人的多感官如视觉、语言听觉等来理解周围环境和检测对象，让用户获得自然、沉浸式的交互体验。可以利用肢体动作、手指、语音，甚至是眼动追踪等方式来实现与智能巡检机器人的交流与對话，使得人机操作方式更加自然和谐。通过不同的肢体动作和语音系统控制巡检机器人的操作，完成巡检任务。依靠智能交互新技术发展成为未来智能巡检机器人一个设计发展大趋势。

3.3 满足不同需求导向的定制化设计

定制化智能巡检机器人可以满足在不同环境下和不同用户需求下在外观、功能、结构等方面的个性化需求。加大外型设计上的投入能增加对广大用户或企业对吸引力。从设计发展来看，未来智能巡检机器人的定制化设计不仅是颜色搭配的个性化变化，更注重深层次的智能巡检机器人与环境之间的呼应关系。一方面表现为智能巡检机器人在造型结构上与环境呼应，如仿生设计，根据智能巡检机器人所使用场地，合理布置仿生设计主题，对智能巡检机器人的造型进行再设计优化，建立用户与智能巡检机器人之间的认知感知联系，以便提升用户对智能巡检机器人的理解和体验感。另一方面表现为智能巡检机器人在设计理念上与环境的呼应。通过绿色材料和新型工艺手段，减缓智能巡检机器人的寿命，演延长工作作业时间和效率，达到少污染、少浪费、资源再生循环理念，与使用环境形成一个合理契机和对应关系。产业链条的细化加快了用户需求的差异化，也就影响了智能巡检机器人在个性化时代的设计发展趋势，也为未来智能巡检机器人的设计发展提供了一种可能性。

4 结语

智能巡检机器人在实践应用阶段，对科技手段的应用要求诸多，因此需要将应用技术进行改进与优化，控制在实践工作解读所面临的诸多困难问题，能够就强智能机器人在变电站运维工作中的价值影响作用全面发挥出来。

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