李永立，王燕飞

（1.旬邑县中达燕家河煤矿有限公司，陕西 咸阳 712000；2.中国矿业大学（北京）能源与矿业学院，北京 100083）

随着科学技术不断发展，通过分析国内外近年来的研究现状，巡检机器人的类型与技术已经较为成熟，但现场适应性与机器人本体构造仍有待提高[1]。由于现有通常使用的悬挂式巡检机器人必须要有固定的轨道，在绕道和弯曲路段对轨道要求比较高，而且只能在同一直线上来回移动，不够灵活，当其在轨道上发生损坏时不方便维修[2]；轮式巡检机器人轮胎接触地面面积小，单位压强大，对巷道地面要求比较高[3]。在此基础上进行综述分析，为减少人工作业，引进智能化技术，解决现有技术问题[4]。希望能给读者以及煤炭等企业对智能化的发展带来帮助。

1 国外研究现状

20世纪60至70年代，在SRI研究院的AI部门，全球的首台移动机器人Shakey正式诞生[5]。如图1所示，Shakey机器人配备有老式摄像机、发动机、测距仪、传感器及其所需的基础设施。其运用了A*算法（the Asearch algorithm）和可视图法（the visibility graphmethod）2种经典导航算法。具备了初阶的识别感知、自主推理、运动规划和路径控制等功能，证实了人工智能（AritificialIntelligence，AI）范畴许多严肃的科学理论。

图1 Shakey机器人

LineScout是当时加拿大新型的轮爪复合结构的四臂电力线路巡检机器人[6]，由Montambault等开发完成。如图2（a）所示，该机器人的检查方式是通过CCD摄像来进行巡检，移动方式为架空地线（OGWs）及相邻相线，通过爪子进行移动。2018年，在加拿大Hydro-Québec研究院研制出LineRanger机器人，其应用是通过红外线检测温度形成影像，然后传递给接收主端，达到室内巡检的效果；重50 kg的机器人可在735 kV高压线上滑行，拥有4个机械臂，轻松穿越诸如间隔棒、线夹等障碍物。因此其不但工作效率高，而且工作时长与安全也得到保障。实物如图2（b）所示。

图2 LineScout机器人和LineRanger机器人

21世纪20年代，更为新型的机器人TI由科研人员在美国电力研究院（EPRI）研制成功[7]。如图3所示，其通过双臂均匀式联合布置，且双臂与缆线临界摩擦，在正常前进的过程中同时带来阻力以对抗途中各种阻碍。科研人员为更准确地控制机器人的运行，使机器人搭载了可见光摄像头和红外线传感器。

图3 TI机器人

2 国内研究现状

“九五”以来，山东电力集团承担国家电网公司和山东省重点科技攻关项目16项和国家“863”项目2项。2004年国内首创巡检机器人完成样机开发[8]。如图4所示，机器人将声音、远程红外热成像及视觉等多种传感器集成于自身，借助激光雷达和GPS全球定位系统，在强电磁干扰的超高压变电站设备巡检领域成功应用。

图4 国内首台功能样机机器人

如图5所示，京东机器人的迭代发展[9]，从第一代“亚洲一号”到第二代“瓦力”，以及目前迭代到第三代的“第二代”巡检机器人，亚洲一号机器人1 min可拍照3.2万次、智能打包5 120件；瓦力通过各方向智能摄像机配置，以及自主规划巡检路线，同时进行温度、光照、烟雾、声音、湿度和热成像等信息采集，效率与自主能力增强。第二代机器人应用了SLAM定位导航控制、计算机视觉、ReID识别（行人再识别）、边缘计算及神经网络芯片等技术，其拥有自动回充、智能过障和查看多维分析报告等性能。

图5 京东机器人的迭代发展

如图6所示，我国第一台智能巡检机器人国网智能在研发成功后，已经在全国运行将近600台，大大节省了人力资源，其主营电气自动化设备及电力机器人等。申昊科技智能机器人含智能硬件和智能电力监测及控制设备，应用场景为配电站、变电站开关等，其轨交线路开发运营后，将进军轨道交通行业。国辰机器人，顺利扩展巡检机器人在地下管廊、污水厂的运作，填充了市场空白，其管廊巡检机器人更加充分地操作在地下封闭环境的巡检需求中。其研制成功的有站内巡检、场内轨道及国自等，运作登记完成66 kV的根本变电站到1 000 kV的特高压变电站运作全包围。

图6 国内巡检机器人

3 人工与机器人巡检对照

传统人工巡检数据结果95%以上来源于目光观察，且工作量大、任务范围广及具有重复性。我国通过3年时间实现巡检机器人作业60%以上代替人工检查，其中机器人来替代人工解决急、难、险、重等工作。巡检机器人有6大功能：①自行充电；②路线制定；③自动识别；④摄像头全方位探测；⑤红外感应；⑥资料储存与处理。机器人通过6大功能相应替代人工对应工作。人工和机器人巡检对照见表1。

表1 人工和机器人巡检对照

4 结束语

通过对国内外情况研究表明，巡检机器人不断更新发展，其技术方面逐渐实现无人化的目标，且机器人巡检在减少人工量的同时提升了更高的精确度。智能化的发展终究是各个行业的未来化发展的必然方向。