架空裸导线没有绝缘外皮的保护,容易发生安全事故,利用涂覆机器人开展裸导线绝缘化作业能够减少对人身安全的威胁。针对柔索环境下涂覆机器人运动导致柔索发生变形致使目标发生变化,提出一种面向柔性导线涂覆作业的机器人视觉检测与定位方法,利用机械臂末端相机采集涂覆机器人的标记位置图像,实现对涂覆柔性导线作业的检测与定位。针对柔索环境下目标会随柔索的变形而发生变化的现象,基于相机标定开展图像雅可比矩阵与观察臂雅可比矩阵计算涂覆机器人的空间位置坐标,对动态变化的目标实时定位与跟踪。实验结果表明:该方法可有效对目标进行定位与跟踪,具备外部环境适应能力。

密封结构是保证爬壁机器人运行的核心部件,滚动密封作为一种新型密封方式,具有耐磨性好、负载大、壁面适应性强的特点,在爬壁机器人领域研究日益广泛。基于滚动密封机理,提出了典型工况下的滚动密封失效判据。通过密封机理分析确定了滚动密封结构的失效形式,对水平平动、竖直平动及转向三种典型工况下的具体失效形式进行分析,并采用动力学方法得到了关键设计参数与密封泄漏间的关系,由此提出滚动密封的失效判据。最后基于所提失效判据完成样机改进与实验,实验结果表明,改进设计提高了吸附稳定性,验证了密封失效判据的有效性与准确性。

为完成三峡大坝流道的缺陷检测,设计开发了一种滚动密封结构的履带式爬壁机器人。该机器人以柔性履带作为密封裙实现滚动密封,具备密封结构耐磨性好、通过性和壁面适应性强等特点,而长效稳定吸附是机器人设计的关键问题。基于动力学建模方法,提出了滑移参数等指标作为滚动密封爬壁机器人的稳定吸附条件,用于考察机器人运动状态下、特别是滑移转向状态下的吸附稳定性与运动准确性。通过讨论负压力在内的相关设计参数对机器人滑移与稳定吸附的影响,建立了关键设计参数与机器人吸附稳定性的联系。仿真与实验结果表明,所提的安全吸附条件能够作为开展爬壁机器人运动性能优化设计的理论依据,同时也为建立相应的控制模型提供了参考。

输电线路中架空地线断股故障严重地威胁输电线路安全,传统的人工修补需在高危环境下进行,工作强度高,风险大。一种输电线路架空地线断股补修机器人的断股捋回装置,用于架空地线断股机器人补修作业时将散落的断股捋回复位。断股补修机器人本体可以依据作业流程携带本装置及压接工具沿架空地线行走,当靠近地线断股故障后实现断股地捋回与压接。最后,通过试验验证了断股补修机器人补修机构的合理性,断股捋回装置设计的可行性与有效性。

输电系统中，架空地线断股是一种严重的线路故障，人工开展断股补修工作强度高，风险大。介绍了一种输电线维护机器人用于完成断股补修维护任务。该机器人采用视觉检测方法完成输电线路环境状态的检测，并根据当前所处环境状态完成合理的任务规划。机器人平台可以按照规划携带专用维护工具沿线路行走，跨越防振锤障碍靠近断股故障，并通过专用维护工具实现断股的复位与紧固。最后，机器人设计的合理性，基于环境状态检测的机器人任务规划的有效性与稳定性都通过实验得以验证。

针对电缆沟电力设备不便于人工巡检的问题，阐述了一种能够适应电缆沟恶劣巡检作业环境的移动机器人，并详细介绍了该机器人机构组成及其功能特点。通过对该机器人进行转向性能和越障过程分析，得到了机器人的原地转向性能、越障关键位姿动力学模型以及质心位置对机器人最大越障高度的影响规律。该机器人能够很好的代替人完成电缆沟日常巡检作业工作，满足电力生产的实际需求。