输电线路巡线机器人障碍物识别综述
架空输电线路巡检机器人
架空输电线路巡检机器人作者：徐东亮来源：《中国新通信》2017年第05期【摘要】随着社会经济的发展，电力系统规模不断扩大，对输电线路安全运行和供电的可靠性要求不断提高。
架空输电线路作为电力系统中的重要环节，其安全稳定运行对保证电网结构和电力系统良好运行有着决定性的作用。
本文重点分析架空输电线路巡检机器人，从其结构、功能、路径规划、障碍物识别等方面进行阐述，挖掘其发展历程。
【关键字】架空输电线路巡检机器人障碍路径规划一、引言随着全球经济高速全面发展，对能源的需求越来越大，超高压大容量电力线路大幅扩建，能源覆盖面越来越广。
架空电力线路是将输电导线用绝缘子和金具架设在杆塔上，使得导线对地面和建筑物保持一定的距离，从而实现远距离的供电。
基于该特点，对于远距离输电大多都会采用架空输电线路。
然而，虽然架空输电线路具有投资小、建设速度快、施工简单方便，但是当其线路输送中容量越大，输送距离就越长，要求线路的电压也就越高，而此时输电线路的阻抗能力逐步成反比，其存在的缺陷也越来越明显，比如易受到风雪和雷击等自然因素的影响，从而容易引发各种安全事故。
因此，随着高压甚至是超高压输电线路的发展，输电线路安全保障性也得到越来越多的关注，输电线路的巡检工作也就越发重要。
目前，架空电力线路的巡检主要分为三类，人工巡检、飞行器巡检以及智能机器人巡检。
随着机器人技术的发展，采用智能化机器人进行电力线路的巡检也逐渐引起关注。
二、电力巡线机器人2.1电力巡线机器人发展在2002年以前，架空输电线路早已出现，架空电力线路的主要巡检方式还是依靠传统的人工巡检和直升机巡检，基于这两种巡检方式，输电线路的安全性能基本能够得到保证。
20世纪80年代末，日本、美国和加拿大等国相继开发了不同用途的巡线机器人，如1988年东京电力公司的Sawada等人研制了具有初步自主越障能力的架空地线巡检移动机器人；1989年美国TRC公司研制了一台悬臂自治巡检机器人，能沿架空线路较长距离地爬行，进行电晕损耗、绝缘子、结合点、压接头等视觉巡检任务，但其不具有越障功能；2004年后，随着发展和需求，线路巡检机器人进行了越障结构、检测以及导航等方面的技术改进。
输电线路无人机智能巡检技术概述
输电线路无人机智能巡检技术概述摘要:随着我国高压输电线路的快速建设，传统效率较低的人工巡检模式已难以跟上和满足其巡检需求。
无人机智能巡检技术在这种背景下应运而生，并且得到了一定程度的发展。
然而，该智能巡检技术涉及多个专业领域，而如何将这些领域的方法和技术合理、高效地应用于其中，尚存在一定的困难和挑战。
基于此，本文针对输电线路无人机智能巡检技术进行探讨分析，以供参考。
关键词:输电线路;无人机;巡检技术引言为了满足人们的电力需求，传输线的数量不断增加，分布范围越来越广。
许多输电线位于地形复杂且环境恶劣的区域，显著增加了传输线出现问题的可能性。
为了确保正常供电，必须及时维修或更换出现问题的传输线，因此确保输电线路检查工作的效率非常重要。
无人机在输电线路检查工作中具有很大的应用优势，检查人员可以通过无人机检查输电线路的故障，显著减少了塔架攀登高空作业，有效地减少了工作量。
1无人机检查的优缺点将无人机设备应用于电网输电线路检查可以有效改变以往效率低下和人力资源浪费的问题。
目前，无人机检查处于发展的初级阶段，在实际应用中仍然存在一些弊端。
一方面，无人机设备的体积小和电容量低，缩短了检查时间，且难以用于远距离传输线检查。
另一方面，无人机设备的远程控制范围小，存在距离限制，且系统相对便宜，因此不能自动识别传输线的缺陷[1]。
但是，与传统的手动检查方法相比，使用无人机检查传输线具有一定的优势。
首先，无人机设备的基础是自主悬停技术和自定义导航技术，可以防止与传输线碰撞，并提高检查的安全性。
其次，它可以有效地分析恶劣天气下输电线路中出现的问题，并找出发生问题的地方，以快速解决问题并恢复电路系统。
最后，无人机设备分为两种类型———手动和自动驾驶，使用时可以根据需要选择合适的类型。
在某些应用中，两种操作方法都可以减少人员的使用，这也提高了检查的速度和电力公司的经济效益。
2输电线路无人机智能巡检技术2.1图像数据处理无人机巡检图像数据主要来源于光学影像数据和激光雷达点云数据。
高压输电线路自主巡检机器人
研究故障诊断算法，根据图像识别结果和其他传 感器数据，对高压输电线路的故障进行自动诊断 和定位。
数据传输与远程监控实现
数据传输
研究高压输电线路自主巡检机器人与远程监控中心之间的数据传输技术，包括无线通信技术、 网络协议等，确保数据的实时性和准确性。
远程监控
开发远程监控软件，实现对高压输电线路自主巡检机器人的远程监控和控制，包括实时查看巡 检状态、巡检数据、控制机器人等。
高精度传感器
选用高精度传感器，提高 机器人对输电线路的识别 和定位精度。
大容量电池
选用大容量电池，确保机 器人在长时间巡检过程中 有足够的续航能力。
硬件集成与测试
集成方式
采用可靠的集成方式，确保各个硬件部件之间的协同工 作。
测试方法
制定详细的测试方案，对机器人的各项性能指标进行严 格测试，确保机器人满足设计要求。
实际应用案例展示
案例一
机器人在恶劣环境下的巡检表现 ，如极端天气、复杂地形等，展
示其适应性和稳定性。
案例二
机器人发现线路缺陷或故障的案 例，如设备缺陷、线路老化等，
突显其检测效率和准确性。
案例三
机器人协同人工巡检的案例，展 示机器人在提高巡检效率和质量
方面的作用。
经济效益与社会效益分析
投资成本
分析机器人研发、生产、维护等方面的投资成本 ，以及与传统巡检方式的成本对比。
03
机器人软件系统设计
巡检任务规划与管理
01
任务规划
根据高压输电线路的实际情况，制定巡检任务， 包括巡检路径、巡检点、巡检时间等。
02
任务管理
对巡检任务进行统一管理，包括任务的创建、编 辑、删除、查询等。
高压输电线路巡线机器人障碍物视觉检测识别研究
高压 输 电线 路巡 线 机 器人 障碍 物视 觉 检测 识 别研 究
＊
胡 彩石 ， 吴功平 ， 曹 珩 ， 国伟 蒋
（ 武汉大学动力与机械学院 ， 武汉 ４ ０ ７ ） ３０ ２
摘 要 ： 障碍物的检测识别与定位是高压输电线路 自 主巡的结
构特点 ， 提出了一种基于视觉传感器的障碍物检测识别方法 。首先 ， 对采集的图像进行膨胀 、 腐蚀和 高斯平 滑等处理 ， 以减 少 图像噪声 ； 然后 ， 利用 Ｏ ｓ ｔｕ算法对 Ｃ ｎ ｙ ａ ｎ 算子进行改 良来 提取 图像边缘 ， 以减少光线变化 带来 的影响 ； 后 ， 最 提取边缘 图像 中 某些 图形基元并施加结构约束 ， 实现障碍物 的检测识别 。大量的试验研究表 明， 该方法能有效地检 测识别高压输 电线路 的导 线、 防震锤 、 悬垂绝缘子和耐 张绝缘子等结构物 。
第 ２ 卷 第 １ 期 １ ２
２０ ０ ８年 １ ２月
传 感 技 术 学 报
Ｃ Ｎ Ｅ Ｊ ＲＮ Ｌ ＯＦ Ｓ ＮＳ ＲＳ Ａ Ｄ Ｃ ＨＩＥＳ ＯＵ Ａ Ｅ Ｏ Ｎ Ａ ＴＵＡ Ｒ ＴＯ Ｓ
Ｖ０ ． １ Ｎｏ １ １２ ．２ Ｄｅ ． ０ ８ ｃ２ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｓａ ｌ ｃ ｇ ｔｏ ｓ ｄ ｏ ｓｏ ｓ ａ ｃ ｆＯｂ ｔ ｃｅＲｅ ｏ ｎｉｉｎ Ｂａ ｅ ｎ Ｖｉｉ ｎ
ｆ ｒ Ｈ ｉ ｈ Ｖｏ ｔ ｇ ａ ｓ ｉｓｏ Ｌｉ ｎ ｐｅ ｔｏ ｂ ｔ ｏ ｇ ｌａ ｅ Ｔｒ ｎ ｍ ｓ ｉ ｎ ｎｅ Ｉ ｓ ｃ ｉ ｎ Ｒｏ ｏ
ＨＵ Ｃ ｉ ｈ ， ａ— ｉＷＵ Ｇ ｎ — ｉｇ ， ＡＯ Ｈｅｇ， Ｉ ｓ ｏｇｐｎ Ｃ ｎ Ｊ ＡＮＧＧｕ — ｉ ｏｗｅ
无人机巡线 无人机巡线使用情况汇报
无人机巡线无人机巡线使用情况汇报随着现代化科技水平的不断提高，机器人技术的发展愈发普及，无人机作为机器人家族的一员，其应用领域也逐渐扩大。
其中，无人机巡线技术是无人机在邮电、交通、电力、煤矿等行业中最为广泛应用的一项技术。
一、无人机巡线技术概述无人机巡线技术是指利用自主导航的无人机，通过搭载各种传感器，实现对输电线路、交通线路、燃气管道等巡视监测的技术。
无人机通过高精度地图、电子罗盘、GPS等技术，可以在飞行过程中实时了解当前位置、速度、高度等信息，对目标区域进行高效、准确的巡视监测。
二、无人机巡线技术优势1、高效巡视无人机巡线技术能够比人力巡视更加高效，能够在短时间内覆盖更大的巡视范围，从而更加准确地发现潜在风险因素，提高安全保障。
2、高精度巡视无人机巡线技术能够利用高精度地图进行智能巡视，实时地收集多种信息，如线路走向、线路间距、安全距离等，从而减少人为差异，提高精度。
3、安全可靠在传统的巡检模式下，环境复杂，极易遭受安全威胁，而无人机巡线技术在飞行时能够自主避让障碍物，对管道、线路等进行精准检测。
对于环境复杂、高风险的场所，无人机巡线技术具有无与伦比的安全性。
三、无人机巡线技术在电力、物流、石油、煤矿等行业中的应用情况汇报1、电力行业无人机巡线技术在电力行业中得到了广泛应用。
传统的巡检方式不仅耗时费力、效率低下，而且巡检结果可能存在漏检情况。
无人机巡线技术准确快速地巡视输电线路，配合传感器检测，有效避免了安全隐患。
目前，国内外许多电力公司，如南方电网、英国国家电网，都已经将无人机巡线技术应用到日常巡视中。
2、物流行业随着电子商务发展，快递行业发展迅猛，日常的末端配送任务非常繁忙。
而传统末端配送工具，如汽车、电动车等，配送半径有限，不能满足“最后一公里”服务需要。
无人机巡线技术通过搭载传感器和高空影像设备，扩大了配送半径，在准确快速地配送的同时，减少了交通拥堵和能源浪费，提高了物流质量。
3、石油、煤矿行业石油、煤矿等行业运营区域横跨大型平原、盆地等复杂环境下，传统巡视手段费时费力，并且存在巡视不到位的问题。
高压输电线路巡检障碍物识别及定位措施分析
高压输电线路巡检障碍物识别及定位措施分析高压输电线路巡检机器人可以应用在多种类型的障碍物上，机器人通过障碍物进行相应的巡检测试，能够识别障碍物的类型，测量障碍物和自身之间的准确距离，机器人可以自己选择最佳路线，越过障碍。
机器人视觉识别和测距技术成为了如今高压输电线路巡检障碍识别和分析的主要发展方向，完成障碍物识别及定位过程。
1、高压输电线路巡检主要的障碍物类型高压输电线路巡检机器人在沿着输电线路地线行走时，地线上的一些金具障碍物会阻碍机器人的运动过程，例如防震锤、悬垂线夹、耐张杆塔等。
为了方便机器人自身的巡检工作，其必须装置一些红外热成像仪与可见光摄像机等传感器识别设备，在确保其使用功能的基础上，对于金具进行有必要的选择。
防震锤选择具有一定质量的重锤，尽量减少表面的凸起，避免形状过于复杂，方便机器的传感器能够更好的检测处理。
悬垂线夹尽可能的选择"C型"，方便机器人进行检测识别。
输电线路的耐张杆塔并非连续的，会影响到机器人正常的行走路线，为了满足机器人进行自主巡检的要求，需要添加耐张杆塔过桥以便于能通过此处。
以上几种是较为常见的障碍物类型，耐张线夹是耐张杆塔本身自带的金具，不需要列入障碍物中，因此障碍物类型只有上述三种，通过传感器数目的逻辑组合，建立相应的逻辑关系，完成传感器的数据融合。
2.巡检机器人的工作环境及组成分析2.1巡检机器人的工作环境机器人沿着高压输电线路导线进行行走时，可以根据不同的高塔特点进行相应的线路选择，防震锤、悬垂线夹、耐张杆塔几种常见的金具就是机器人在巡检过程中面临的主要障碍物。
高压输电线路周边有感应磁场，同一个线路的感应磁场分布规律相同，而有障碍的路段电磁场的分布规律却有所差异，这就导致了障碍物周围的线路磁场分布较强，可以借助电磁传感器对于障碍物的类型进行识别，根据电磁场强度的不同来确定是否有障碍物。
2.2巡检机器人的组成特点机器人在组成上包括机械结构、视觉传感结构和控制结构，以及一些基础的导航和巡检通讯系统，机器人本身的功耗和各个能耗都需要由蓄电池供给，蓄电池可以充电，通过电源电量监测和剩余电量的估算完成电源管理。
无人机输电线路智能巡检技术综述
无人机输电线路智能巡检技术综述线路巡检是保证架空线路正常运行的重要手段，随着我国输电线路的快速发展，线路巡检工作面临着作业强度大、周期长，部分线路环境恶劣等问题，传统的人工巡视方法面临巨大挑战。
为此，近年来电网积极引进新技术，提高线路巡检工作自动化程度，改进巡检工作模式。
标签：无人机;输电线路;智能巡检技术巡检是确保输电线路正常使用的有效方法，随着输电线路的增长，导致线路巡检工作面临着非常多的问题，而以往人工巡视方法已经难以满足要求，此时便引进了无人机技术，在一定程度上了实现了巡检工作的自动化，解决了一定的巡检问题。
一、电力无人机概述根据无人机的机体结构，通常可将无人机分为无人直升机、多旋翼无人机和固定翼无人机三类。
目前在电力巡检中都有应用，但由于三种无人机的性能特点存在较大差异，其所承担的巡检任务也有所侧重。
无人直升机与传统直升机类似，但由操控人员在地面站进行操控，是早期电网无人机巡检试验方案之一。
由于无人直升机体积较大，操控难度较高，存在与电力设施碰撞产生严重后果的潜在风险，且成本较高，目前已较少应用在电力巡检领域。
多旋翼无人机由多个旋翼产生升力，通过改变各个旋翼的转速控制飞行器的姿态，具有小巧灵活、垂直起降、精准悬停的优点，但机动性和飞行高度较低，负载较小，续航时间短。
因此，在架空线路巡检中，多旋翼无人机通常负责小范围精细作业，或杆塔精细化建模等任务。
固定翼无人机依靠螺旋桨或涡轮发动机提供前进动力，由机翼与空气的相对运动产生升力，其巡航速度快，续航时间长，但起降需要跑道，且無法悬停。
在架空线路巡检中，固定翼通常负责大范围、有较高航程要求的任务。
除此之外，还有结合固定翼与多旋翼的复合翼无人机，兼具垂直起降、精准悬停与巡航速度快的优点，在灾后应急等恶劣复杂环境的应用场景中极具潜力，但在电力巡检领域尚未有大范围落地应用。
从功能来说，无人机在电力巡检中所扮演的角色主要为遥感承载平台。
二、无人机输电线路智能巡检技术（一）杆塔本体精细化巡视无人机精细化巡视是通过多旋翼无人机对杆塔精细部位进行高清拍照，通过图片巡检发现开口销、金具、绝缘子等部位缺陷，拍摄的内容主要包括导地线杆塔侧挂点、导地线侧挂点及绝缘子。
输电线路巡线机器人仿生机构研究综述
图1三臂悬挂式巡检机器人2018年,从人爬树运动研究中得到启示,完成了
型四臂巡检机器人[5]的机构设计,如图2。
每条手臂设计了1个回转关节,每条伸缩手臂设计了
变机器人受力状态,提高机器人的爬坡
图2四臂巡检机器人
物仿生巡检机器人
图3蛇形巡检机器人
2013年,东北大学提出了一种仿蛇形爬行平行四边形结构的巡检机器人[8],这种机械结构形式使用平行四边形结构代替了仿猿形伸缩臂的机构,具备了较长的机器人横向长度,保证了巡检机器人能有比较大的工作空间,便于输电线路上导线以及金具的正常工作。
图4平行四边形仿蛇形巡检机器人
4仿生巡检机器人的发展趋势
输电线路巡检机器人作为一种新型的特种机器人,大大的解放了电力员工的工作强度与时(下转第46页)
35
Science&Technology Vision科技视界。
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对高压导线位姿的识别．此外，还有文献中设计了
一种相对值算法来实现机器人导航，如文献［１３］对 电磁导航方法在Ｐｃｌ０４平台上进行了实现，由于在 现场运行时．信号容易受到干扰，所以设计了带通 滤波器（ＩＩＲ）来对信号进行处理，准确地提取电动 势的幅值，从而精确地得到机器人手臂和输电导线 之间的位姿关系；文献［１４］对电磁导航中的多个电 磁传感器信号的接入和处理过程进行了讨论，并提 出了一些解决方案，例如通道切换、滤波、放大、量 程切换等，这种方式克服了高压电磁场对电磁传感
ｋＶ和ｌｌＯ ｋＶ相线巡线机器人实验样机拍Ｊ．中国科
１多传感器电磁导航
乐滨等¨叫根据多电磁传感器信号的接入方法 设计了信号处理电路，得到了满足巡线机器人要求 信号稳定、信噪比高的信号处理电路．黄潇嵘等¨¨ 提出了采用激光扫面传感器实现巡线机器人在越 障过程中的空间定位，它采用一定的逻辑算法，利 用激光传感器的反馈在三维空间中准确地定位线 路，实现机器人在无人工干预状态下的自主越障， 该方法稳定可靠，实时性好，能满足实际运行中的 巡线要求．陈中伟等¨副提出了一种高压巡线机器人 电磁传感器导航方法，导航系统主要由电磁传感器 测头、信号调理电路、Ａ／Ｄ转换部件、控制器及机械 本体等部分构成，在每个机器人手臂上设计３组电 磁传感器测头，组成传感器测头阵列组，用于实现
第２７卷第３期 ２０１２年６月
郑州轻工业学院学报（自然科学版）
ＪＯＵＲ“ＡＬ ０Ｆ ｚＨＥＮＣｚＨＯＵ ｕＮＩＶＥＲｓＩＴＹ ０Ｆ ｕＣＨＴ ＩＮＤＵＳＴＲＹＩ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｌｌｃｅ）
Ｖ０１．２７
Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．２０１２
文章编号：Ｉ００４一１４７８（２０１２）０３一００９３—０５
输电线路巡线机器人障碍物识别综述
术主要包括越障机构设计、电能供应、障碍物的识 别、导航和行为规划、线路故障检测和定位、智能控
制、通讯技术等方面．机器人要沿着输电线路行走，
需要跨越各种类型的障碍物一Ｊ．因此，障碍物实时 检测和识别对机器人导航和行为规划起着至关重 要的作用．输电线路巡线机器人导航技术从最开始 的无越障机器人，到利用线路障碍物参数输入机器 人进行越障操作，再到利用多传感器获取障碍物信 息，以及目前正在研究的利用图像传感器来获取障 碍物信息，从而进行障碍物类型的识别，识别的准 确率在不断提高，同时对于实时性的要求也越来越 高．目前，输电线路巡线机器人障碍物识别的基本 方法主要有基于多传感器障碍物识别、基于机器视 觉的障碍物识别和基于主动学习的障碍物识别． 本文将主要对目前输电线路巡线机器人设计 中的障碍物识别和定位技术进行总结和分类对比， 指出其未来发展方向．
基于结构约束的障碍物识别
文献
［１７—１９］中分别对基于结构约束的输电线路障碍 物识别方法进行了研究．虽然防震锤、悬垂线夹、耐 张线夹和绝缘子等没有丰富的表面纹理和明显的 颜色特征，而且相互链接，难以分成独立的区域，但 基于结构约束的障碍物识别算法可根据障碍物的 外观、形状和结构等特点，选择障碍物图像中的直 线、圆、椭圆等图形基元作为障碍物存在的线索，然 后结合输电线路结构对图形基元位置的约束来识 别不同类型的障碍物．这样障碍物类型识别问题就 转化为将障碍物从背景中分别出来的２个分类闽 题。从而简化了分类器的设计． 在预处理阶段，主要包括图像模糊处理、图像 滤波、色彩转换等．文献［２０］分别对输电线路障碍 物图像的模糊问题进行了讨论，主要从水平运动模 糊和垂直运动模糊２个方面来处理，使用神经网络 算法对运动方程中的参数进行估计，并对各种实际 的输电线路环境中的模糊运动情况进行了实验，恢 复出来的效果比较好．文献［２１］在图像预处理阶 段，为了减少导线电磁场等因素的干扰噪声，使用 形态学方法和高斯平滑等预处理方法对图像噪声 进行处理，然后使用改进的０ＴＳＵ算法对图像边缘进 行检测，得到了很好的边缘检测效果． 在处理阶段，主要包括对图像进行边缘检测和 分割，提取障碍物目标，然后从目标中提取图形基 元．文献［１９］首先提出一种直线提取算法来提取直 线，然后在直线的周围使用圆和椭圆检测算法搜索 圆和椭圆，这样缩小了搜索空间，节约了识别时间． 障碍物识别的主要任务是从提取的各种图形基元 中根据基元的结构特点和位置关系来判断障碍物 的类型． 基于结构约束的单帧图像识别具有基于障碍 物特征的单帧图像识别的优点，即计算速度快，能 满足实时性要求；但也有相似的缺点，即当障碍物 图像的对比度低、背景比较复杂、干扰多的时候难 以提取图形基元，且不能得到距离信息． ２．２基于双目视觉的障碍物识别与定位 输电线路巡线机器人导航要完成的主要任务 包括：１）实时识别障碍物的类型，根据障碍物类型 规划越障策略；２）实时探测和定位障碍物，指导机 器人趋近障碍物，避免碰撞．文献［２２］实现了视觉 导航中的障碍物识别和定位．在输电线路巡线机器
万方数据
第３期
林国，等：输电线路巡线机器人障碍物识别综述
２．１．２
器带来的影响，获得较高品质的信号． 电磁传感器导航的显著特点就是能避免强电 场和强磁场的干扰，传感器结构小巧，重量轻，便于 安装，软件处理方便，造价低廉．实验证明这种方法 切实可行，能满足带电运行的要求；但是这种方法 并不能识别障碍物的类别，只能检测到线路上的障 碍物和机器人手臂的距离等信息．因此，这种导航 方法不能获得完整的障碍物信息．
ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｂｉｎｏｃｕｌａｒ“ｓｉｏｎ舳ｄ扯ｔｉｖｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉ叩ｔｅｃｈｎ０１０９ｙ ｆ＿ｏｒ ｐ鲫ｅｒ ｔ瑚獭ｍｊｓｓｉｏｎ
ｏｂｓｔ８ｃｌｅ
ｋ戚ｎｇ．－１１ｌｅ ｄｅ－
Ｉｉｎｅ ｉ璐ｐｅｃ—
ｗ鼬ｓｕｍｍ碰ｚｅｄ．Ｔｈｅ
ｉｎｆｏ脚ａｔｉｏｎ
ｍｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ试Ｕ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｍｐｍｖｅ ｔ１．ｅ∞ｃｕｒａｃｙ ｏｆ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ
Ｏ引言
传统的输电线路巡视方法有人工地面目测法
和直升机巡线航测法２种．文献［１］分别讨论了利
用直升机和无人驾驶飞机进行巡检的方法，并于 ２００１年成功对四川输电线路进行了巡检维护．但人 工地面目测法劳动强度大，工作效率低，探测精度
收稿日期：２０１２—０４—０２
基金项目：河南省科技攻关项目（１１２１０２２１００２４）；河南省基础与前沿技术研究计划项目（１１２３００４１０２１５） 作者简介：林国（１９７６－一），男，江苏省扬州市人，郑州航空工业管理学院工程师，主要研究方向为计算机应用．
２机器视觉障碍物识别
传统的基于线路知识库的导航方法和电磁导 航方法在一定程度上不能获得障碍物的完整信息， 从而对输电线路巡线机器人行为规划起到一定的 阻碍作用．ＣＣＤ图像传感器被应用到输电线路巡线 机器人导航领域，在巡线机器人前方安装摄像头， 通过对摄像头沿线拍摄的图像进行各种障碍物的 识别，以控制机器人执行相应的动作规划，实现机 器人的自动运动．常见的线路障碍物主要包括防震 锤、悬垂线夹和单串绝缘子，耐张线夹和双串绝缘 子等．目前，根据机器人上安装的摄像头个数，可以 分为基于单帧图像的障碍物识别和基于双目视觉 的障碍物识别与定位． ２．１基于单帧图像的障碍物识别 基于单帧图像的障碍物识别方法是通过对摄 像头拍摄的单帧图像进行处理，实现对障碍物识别 的方法．目前，这种方法主要是在图像中寻找障碍 物目标，然后通过图像处理的方法提取障碍物目 标，根据障碍物的特征设计相应的分类器来实现对 障碍物的识别．
ｄｅｓｉ印ｅｄ． ｔ丌ｍｓｍｉｓｓｉ叩ｌｉｎｅ；ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｍｂｏｔ；ｏｂｓｔａｃｌｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉ锄 低，可靠性差；而直升机巡线航测法在一定程度上 提高了探测精度和可靠性，但增加了技术难度和运 行费用．新兴的机器人巡视方法可以替代人工巡视 方法，既提高巡视的效率，又提高了巡视的精度和 可靠性，因此巡线机器人成为巡线技术研究的热点． 输电线路巡线机器人是一种能在输电线路带 电情况下，沿着相线或地线滚动爬行的特种移动机
ｐｏｗ・
ｅｒ岫ｓｍｉｓｓｉ∞ｌｉ舱ｗ汕ｔｌｌｅ
ｍｌｌｌｔｉ一驼ｎ８０ｒ—ｂａｓｅｄ
ｄｏｍｅｓｔｉｃ叩ｄ五Ｄｒｅｉ印ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｉｍａｇｅ
ｐｍｇｒｅｓ８ ｗｅｒａｖｉｇａｔｉｏⅡ，ｓｉｎｄｅ－ｆｍｍｅ
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万方数据
郑州轻工业学院学报（自然科学版ｌ
２０１２年
器人，它能跨越防震锤、耐张线夹、悬垂线夹、杆塔 等障碍，利用携带的检测仪器代替人对杆塔、导线、 避雷线、绝缘子、线路金具、线路通道等实施接近检 查．这种作业方式大大减轻了输电线路维护人员的 劳动强度，提高了巡检效率与质量，对保证输电系 统的安全可靠运行具有重要意义． １９８０年代末，国际上开始研制高压输电线路巡 线机器人．１９８８年’Ｊ．Ｓａｗａｄａ等旧１研制了光纤复合 架空地线巡检机器人，该机器人采用多关节小车结 构和“头部决策，尾部跟踪”的仿生控制体系，能跨 越分支线、绝缘子等障碍物；２００１年，ｓ．Ｐ即ｎｇｓｕｎｇｗ． ａｌ等旧。设计了一台自给电巡线机器人原型，采用爬 行电力线路上的电流互感器获取感应电流，作为机 器人的工作电源，解决了巡线机器人长时间驱动的 动力问题，并初步实现了根据摄像机图像判断电力 线上绝缘子等障碍物位置的视觉导航功能；Ｓ．ＭＤｎ卜
学院对巡检机器人的研究主要集中在机构的设计 方面，实现俯仰、旋转、爬坡等功能，以适应柔性输 电线路的要求．目前这些研究单位正在进行智能化 程度高、越障能力强的自治巡线机器人的研制工 作．近年来，上海大学和江苏大学对巡线机器人也 展开了一定的研究，并取得了一些成果．刘溯奇 等。７ ｏ将一种基于嵌入式视觉的新型巡线技术应用 于自主巡线机器人中，经实践验证，该新型巡线机 器人实时性强，稳定性好，控制精度高． 从上述国内外已取得的研究成果可以看出，无 越障能力的输电线路巡线机器人技术已经较为成 熟，并且已经进入实用阶段，例如日本Ｓａｔｏ公司、美 国Ｍａｃｈｔｅｃｈ等公司研发的巡线机器人不需要人工 的参与，可以完成两线塔之间电力线路的检查，但 是作业范围太小，自洽程度低．而具有越障功能的 巡线机器人目前还处在实验阶段，要实现大范围、 长时间的巡检作业，还需要进一步研究饽ｊ． 输电线路巡线机器人在设计过程中的关键技