小型化电力特种机器人的材料控制与技术应用研究

国网浙江省电力有限公司宁波供电公司 周开河 张霁明 朱艳伟

一些小型电力特种机器人的大面积应用使得我国电力企业各个设备运转的效率得到了实质性的提高，并且大大地减少了电力企业内部工作人员的工作量。本文对小型电力特种机器人的材料选用以及运动控制技术进行了全方位的分析。

随着科学技术的进一步发展，当前机器人在实际应用的过程当中其所具备的智能化程度变得越来越高。在这样的情况下，一些小型特种机器人在电力应用中所能发挥的作用变得越来越多。人们进一步加大了对小型电力特种机器人材料选择以及控制技术的重视力度。拿变电站的电网巡检工作为例。为了使得电网巡检工作的实际需求能够得到更好地满足，电力特种机器人在实际使用的过程当中，应该在一些运动功能以及环境适应性等方面作出进一步改进，同时小型化、工具化、集中使用型的机器人将会是未来发展的主要方向。研究人员应该结合我国实际情况建立企业电力特种机器人的技术标准体系，从而进一步加大实验建设能力，使电力特种机器人的质量得到强有力的保障。

1 小型化电力特种机器人在实际使用中所具有的优势

对于电力企业而言，在其日常运行中其内部各种类型的电力设备在实际使用中为了保障其功能的正常发挥，需要电力企业安排一些专门的工作人员对其实际运行状态进行严格的检查活动。在过去，工作人员在对各类设备进行检查的效果会受到来自各个方面的影响，从而使得最终检测结果的准确性得不到有效地保障，使其工作效率降低。如果工作人员在实际工作的过程当中所面临的工作量太过于庞大，很容易使工作人员超负荷工作。这种情况对工作人员精确判断各种电力设备的实际运行情况有着非常不利的影响，无法及时发现各种类型设备在实际使用中可能存在的一系列问题。因此，人工检查的方式不符合我国社会发展的方向。为了使得电力企业内部的电力设备在实际使用中的功能能够更加全面地发挥出来，在最大程度上弥补人工工作中存在的一系列问题。研究人员结合电力企业的实际情况研制出了各种类型的小型电力特种机器人，通过这些特种机器人的合理应用可以代替传统人工中的部分工作，从而使各个工作人员的工作量得到有效减少。同时由于这些特种机器人在实际使用中所拥有的一系列优势，甚至可以担任一些传统人工无法完成的工作。

2 小型电力特种机器人的材料选用

就当前而言，在技术人员研制机器人的过程当中，考虑到机器人所处工作环境以及功能特性的需求通常会为其合理地选择一些塑料类、金属类或者是木材等材料。以下对各种材料的性能以及功能特点进行全面的分析。

2.1 塑料材料

塑料材料由于是由一系列高分子聚合而成的，因此其质量相对来说比较轻。由于其本身所具有的物理特性非常容易对其进行加工，只需要投入很低的经济成本就可以获得大量的塑料材料。因此塑料材料是机器人研发中不可或缺的重要材料之一。在机器人实际制作工作正式进行的过程当中，常用的一些塑料材料包括主要有以下几种类型：

第一，ABS型塑料。这种塑料是5大合成树脂材料之一。在实际使用中有很多优点。其所具有的耐热性以及耐低温性要比其他材料高得多。同时这种类型的材料在实际使用中由于其内部分子结构的影响其所具备的抗冲击性能非常强劲。同时即使是在一些腐蚀性化学药品当中，依然可以长期保持其固有的化学性质不变，拥有很强的耐腐蚀性能。除此之外，ABS材料在实际应用的过程当中其相应的可塑性能也非常强大，易于加工。同时做的成品具有很强的稳定性，表面光滑，易于进一步加工制作。如果特种机器人使用该种材料进行组装的话，那么其所具有的实用性能将会得到很好的保障，同时还会拥有符合人们审美观念的外观。

第二，PVC材料。这种类型的材料由于其结构功能的特殊性，在各行各业当中有着非常广泛的应用。在实际使用的过程当中，为了使得人们的需求得到更好地满足。常常会根据实际情况问题中其中添加一些添加剂，例如稳定剂、润滑剂等一系列化学材料，从而使其使用性能得到良好的保证。这种材料在实际应用中最大的优势在于其具有很强的稳定性，能够承受较大范围的温度变化。同时，其质量比较轻。通过该种材料的合理运用，可以使得相应的特种机器人拥有更长的使用寿命，并且有效隔绝电能对其产生的破坏，可以使特种机器人内部的金属结构长期保持稳定。

第三，尼龙以及一些有机玻璃。这两种材料在特种机器人中的应用相对来说比较少，其在使用中最大的优点是耐磨损性能以及绝缘性能比较好。

2.2 金属材料

在特种机器人研发以及制作的过程当中，金属材料也是一种非常重要的材料。根据特种机器人的实际情况，合理地应用一些金属材料可以使特种机器人的应用范围进一步扩大。金属材料在实际应用的过程当中拥有很多优势。例如，其本身所具有的强度比较高，耐磨损、光泽度好等等。然而，不同金属材料在实际应用的过程当中也有着不同的缺点。在实际选择的时候，要充分考虑到特种机器人的实际使用环境以及机器人所需要发挥的实际作用。就一般情况而言，铝合金材料在实际使用的过程当中所需要投入的经济成本相对来说比较低。通过这种材料的选取可以在一定程度上满足机器人制作商的材料选择需求。铝合金材料根据其内部组成成分的不同，可以将其分为多种规格型号。每种规格在实际使用中都有着不同的特点。常用的铝合金有6061以及7075这两种类型。以6061为代表的6000型铝合金当中其最主要的合金元素为镁和硅，其强度处于中等水平。在实际使用的过程当中拥有比较强大的抗腐蚀性能以及可焊接性能。其所具有的氧化性能相对来说比较好。6061铝合金在使用中所具有的硬度虽然没有7075高，但是其所具有的抗腐蚀性能非常强大。因此，当前市面上一些已有的特种机器人一般都是采用这种铝合金材料制作而成的。在各种类型的金属材料当中，不锈钢所拥有的强度更高，其本身所具有的性能也更加强大。然而，不锈钢在实际制作的过程当中其可塑性比较低，同时不锈钢材料的价格昂贵。因此，在特种机器人制作中，不锈钢并不是最佳的材料选择。

3 电力特种机器人的控制技术研究

在相关工作人员对电力特种机器人控制技术进行研究的工作过程当中，其工作的重点内容是对其运动功能以及内部核心系统的控制。

3.1 巡检机器人系统控制的实现原理

图1 一种巡检机器人侧视图

就当前的科技水平而言，在特种机器人实际研制的过程当中其相应的控制系统主要有以下几种类型：分别是任务载荷分系统、机器人分系统以及综合保障分系统。在机器人分系统当中，为了使机器人的功能得到有效保障，为其配备了多个组件。例如机器人平台、通信系统、监控后台系统等等。通过每个子系统功能的正常发挥可以使机器人的功能得到有效保障。一般而言机器人平台系统在实际使用的过程当中，其最主要的功能是实现机器人的导航控制功能。通过平台系统作用的正常发挥，可以使得特种机器人能够完成各种类型的运动以及空间转移；而通信系统在具体应用的时候，则是专门用来负责一些类似于数据以及图像的传输工作，将机器人所获取到的各种类型数据传输到中央处理系统当中，辅助电力企业的相关工作人员对各种机电设备的运行状态进行分析任务；载荷系统所具有的工作性能相对来说比较复杂，可以为其配备可见光摄像机、红外摄像、热成像仪以及其他类型的传感器；而综合保障分系统则是主要用来解决特种机器人的供电问题，使机器人在内部电量不足时自动找到配电室进行充电。避免人工对其进行充电，为自己补充能量，可以使得工作的持续性得到有效保障。图1为一种特种机器人的侧视图。

3.2 特种机器人的行动能力控制

对于特种机器人而言，其在日常工作中最重要的工作内容是对各种电力设备的实际运行状态进行监督。因此为了保证相关工作能够更加顺利地进行下去，需要这些特种机器人拥有较强的活动能力，并且能够在工作中移动的过程当中实现精确定位。在最大程度上防止特种机器人在运动中出现碰撞或者是行动障碍的现象。对于特种机器人而言，行动能力控制主要包括定位准确度、防碰撞功能、转弯半径等。通过精准导航定位作用的正常发挥可以使得机器人在实际运动的过程当中及时监测到周边所存在的一些物体，并且在距离其他物体较近时及时停止运动，避免发生碰撞。图2为一种特种机器人的实物图。

图2 一种特种机器人实物图

结束语：随着科技的进一步发展，人工智能技术变得愈加成熟。当前小型电力巡检特种机器人在实际使用的过程当中已经可以实现全天候全方位的检查工作，极大地降低了相关工作人员的工作量，在最大程度上弥补了人工检查存在的一些弊端。不能预见，在不久的将来小型电力特种机器人将会发挥出更大的作用。