称设备型号单价万元台件数量台件总价生产国别与地区隶属单位设备状况及主要性能指标购置时间使用费计取单价累计附件材料费预算明细表总价万元以上材料单位万元序号材料名称规格或型号计量单位单价万元单位数量材料费用经费列支总价万元以上材料合计其他材料累计注表中应包括材料原价供销部门手续费包装费运杂费采购及保管费等内容。附件外委研究支出预算明细表单位万元序号协作研究任务名称协作研究任务内容协作研究任务承担单位经费列支累计附件外协测试试验与加工费预算明细表量大或价高外协测试试验与加工项目单位万元序号外协测试试验与加工内容外协测试化验与加工单位计量单位单价万元单位数量外协测试化验与加工费用经费列支其他外协测试化验与加工项目累计为壳体线路板传感器软件设计开发，自主完成，零部件采用外购，机械部分外协加工，外围配件直接购买方式。公司下设质量检验部对外协零件严格把关验收，再由装配部进行调试安装。采用此方式可节约大量固定资产投入。技术路线如下冻雨模拟实验室现场测试输电线路导航系统线上行走攀爬机构智能机器人本体智能机器人实验室测试机器人供电系统外部电源系统电源系统实验室测试成套设备实验室测试成套设备现场测试设备验收鉴定检测过程生产线研发智能控制系统塔上智能充电坞垂直起降越障机构实施方案线上行走攀爬机构移动机器人机构是巡线机器人系统中关键核心技术。从机构运动学角度,要求机构能实现滚动蠕动跨越和避让障碍物,以及末端执行器具有空间位姿调整运动从运动控制角度,要求机构自由度少机构运动学逆解可实现解藕控制,且运动控制精度高从巡线机器人系统角度,要求机构具有定负载能力,且与导线构成等电位体从应用角度,要求输输电电线线路路智智能能巡巡线线机机器器人人华华北北电电网网有有限限公公司司科科技技项项目目可可行行性性研研究究报报告告二二〇〇二二年年十十月月目和意义电能传输必须依靠高压输电线路。由于输电线路分布点多面广，所处地形复杂，自然环境恶劣，电力线及杆塔附件长期暴露在野外，因受到持续机械张力电气闪络材料老化影响而产生断股磨损腐蚀等损伤，必须及时修复或更换。所以，必须对输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路运行情况，线路周围环境和线路保护区变化情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故发生，确保供电安全。传统人工巡检方法不仅工作量大而且条件艰苦，特别是对山区和跨越大江大河输电线路巡检，存在很大困难，甚至有些巡检项目靠常规方法难以完成，因此，利用机器人进行自动巡线成为保障线路安全运行种必要手段。国内外目前见诸报道输电线路机器人，都是功能单型机器人，要么只能巡线，要么只能除冰。本方案提出种以轻量级机器人底盘技术为基础，通过添加模块化功能单元进行功能性能扩充机器人设计思路，不仅可实现目前输电线路巡线除冰需求，而且系统具备极强可升级性，适应智能电网未来新需求。二国内外研究水平综述国外对高压输电线路巡检机器人研究始于上世纪年代，由日本美国加拿大等发达国家先后展开了对高压输电线路巡检机器人研究。从国内外巡检机器人发展来看，用于巡检机器人行走机构主要有步进式行走机构和轮式行走机构。步进式行走机构通过多只手臂交替移动完成在线爬行，行走移动为间断式，其移动速度缓慢，效率低。轮式行走机构依靠由电机驱动行走轮与线路之间摩擦，驱动机器人前进。轮式爬行行走机构具有移动平稳速度快和效率高特点，因此，目前巡检机器人多采用此种轮式行走机构。如日本东京电力公司研制光纤复合架空地线巡检机器人如图所示。它采用两轮同时驱动行走机构实现在线行走，这种机器人行走机构具有结构紧凑，驱动力矩大特点。加拿大魁北克水电研究院研制遥控小车如图所示。它靠上方三个轮子实现驱动行走，下方轮子起到辅助行走及刹车作用。该机器人靠轮式行走机构实现了在直线线路段稳定行走。日本等人开发蛇形巡检机器人如图所示。该机器人有多个小车组合连接而成，每个小车自身携带驱动轮，通过各个小车协调驱动来实现机器人在线移动。国内在巡检机器人研究方面主要有武汉大学沈阳自动化研究所中科院自动化研究所和山东科技大学等单位。如武汉大学研制架空高压输电线路自动爬行机器人如图所示。该机器人通过对伞形轮来现行走。亦采用了轮式行走机构。图自动爬行机器人从高压输电线路巡检机器人研究现状来看，轮式行走机构倍受研究人员青睐，但在爬进行调试安装。采用此方式可节约大量固定资产投入。技术路线如下冻雨模拟实验室现场测试输电线路导航系统线上行走攀爬机构智能机器人本体智能机器人实验室测试机器人供电系统外部电源系统电源系统实验室测试成套设备实验室测试成套设备现场测试设备验收鉴定检测过程生产线研发智能控制系统塔上智能充电坞垂直起降越障机构实施方案线上行走攀爬机构移动机器人机构是巡线机器人系统中关键核心技术。从机构运动学角度,要求机构能实现滚动蠕动跨越和避让障碍物,以及末端执行器具有空间位姿调整运动从运动控制角度,要求机构自由度少机构运动学逆解可实现解藕控制,且运动控制精度高从巡线机器人系统角度,要求机构具有定负载能力,且与导线构成等电位体从应用角度,要求输输电电线线路路智智能能巡巡线线机机器器人人华华北北电电网网有有限限公公司司科科技技项项目目可可行行性性研研究究报报告告二二〇〇二二年年十十月月目和意义电能传输必须依靠高压输电线路。由于输电线路分布点多面广，所处地形复杂，自然环境恶劣，电力线及杆塔附件长期暴露在野外，因受到持续机械张力电气闪络材料老化影响而产生断股磨损腐蚀等损伤，必须及时修复或更换。所以，必须对输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路运行情况，线路周围环境和线路保护区变化情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故发生，确保供电安全。传统人工巡检方法不仅工作量大而且条件艰苦，特别是对山区和跨越大江大河输电线路巡检，存在很大困难，甚至有些巡检项目靠常规方法难以完成，因此，利用机器人进行自动巡线成为保障线路安全运行种必要手段。国内外目前见诸报道输电线路机器人，都是功能单型机器人，要么只能巡线，要么只能除冰。本方案提出翼和旋翼顺时针旋转，四个电机对称安装在飞行器支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。四旋翼飞行器结构形式如图所示。工作原理四旋翼通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力变化，从而控制飞行器姿态和位置。由于飞行器是通过改变旋翼转速实现升力变化，这样会导致其动力部稳定，所以需要种能够长期保稳定控制方法。四旋翼飞行器是种六自由度垂直升降机，因此非常适合静态和准静态条件下飞行。但是四旋翼飞行器只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是种欠驱动系统。四旋翼飞行器结构形式如图所示，电机和电机逆时针旋转同时，电机和电机顺时针旋转，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。与传统直升机相比，四旋翼飞行器有下列优势各个旋翼对机身所施加反扭矩与旋翼旋转方向相反，因此当电机和电机逆时针旋转同时，电机和电机顺时针旋转，可以平衡旋翼对机身反扭矩。四旋翼飞行器在空间共有个自由度分别沿个坐标轴作平移和旋转动作，这个自由度控制都可以通过调节不同电机转速来实现。基本运动状态分别是垂直运动俯仰运动滚转运动偏航运动前后运动侧向运动。在图中，电机和电机作逆时针旋转，电机和电机作顺时针旋转，规定沿轴正方向运动称为向前运动，箭头在旋翼运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电机转速下降。垂直运动垂直运动相对来说比较容易。在图中，因有两对电机转向相反，可以平衡其对机身反扭矩，当同时增加四个电机输出功率，旋翼转速增加使得总拉力增大，当总拉力足以克服整机重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升反之，同时减小四个电机输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿轴垂直运动。当外界扰动量为零时，在旋翼产生升力等于飞行器自重时，飞行器便保持悬停状态。保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动关键。俯仰运动在图中，电机转速上升，电机转速下降，电机电机转速保持不变。为了不因为旋翼转速改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变，旋翼与旋翼转速该变量大小应相等。由于旋翼升力上升，旋翼升力下降，产生不平衡力矩使机身绕轴旋转方向如图所示，同理，当电机转速下降，电机转速上升，机身便绕轴向另个方向旋转，实现飞行器俯仰运动。滚转运动与图原理相同，在图中，改变电机和电机转速，保持电机和电机转速不变，则可使机身绕轴旋转正向和反向，实现飞行器滚转运动。偏航运动四旋翼飞行器偏航运动可以借助旋翼产生反扭矩来实现。旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反反扭功能机器人对机械结构要求有从机构运动学角度要求机构能实现滚动蠕动跨越和避让输电线路上各种障碍物,并且末端执行器能够进行空间位置姿态灵活调整。从机器人系统角度要求机构要有定负载能力,便于安装各种监测仪器信息传输设备,并与导线形成等电势体。从实用角度要求机构小巧紧凑轻质,便于携带及上下线操作在故障情况下,防止机器人摔落。从运动控制角度要求机构自由度尽量少,能实现解耦控制,并且具有符合要求控制精度。项目研究关键和难点巡线机器人系统由巡检机器人塔上智能充电坞和地面控制系统组成。巡检机器人包括系统电源机器本体控制器摄像机导航系统图像及数据无线传输系统机载部分，塔上智能充电坞包括风光互补供电系统机器人承载平台和导航模块，地面控制系统包括监控系统图像及数据无线传输系统基站部分及监视器。实现上述功能巡线机器人需要解决关键技术有线上行走攀爬机构完成机器人沿输电线路行走攀爬功能，并能跨越防震锤等较小障碍物。导航系统采用图像和无线通讯相结合方式完成导航，完成机器人上线越障及自动人工控制充电等功能。垂直起降越障机构采用创新四旋翼机构，解决了机器人上线越障及自动人工控制充电等功能。智能控制系统完成机器人系统控制功能。机器人供电系统负责为巡线机器人供电，采用种创新技术解决。塔上智能充电坞借鉴军事上应用成熟加油机技术，独创塔上充电坞，完成机器人充电，避免人工更换电池。四项目研究内容和实施方案项目研究内容巡线机器人系统由巡检机器人塔上智能充电坞和地面控制系统组成。巡检机器人包括系统电源机器人本体控制器摄像机导航系统图像及数据无线传输系统机载部分，塔上智能充电坞包括风光互补供电系统机