开题报告-高压线除冰巡检机器人设计
本科生毕业设计(论文)开题报告
论 文 题 目 ： 高压线除冰巡检机器人设计
开题时间：2024 年1月2 2 日
一、课题选题的目的、意义
(一)课题选题的目的
架空高压输电线路通常架设高度较高，且多分布在环境复杂的大山、河湖之
间，使人工巡检维修难度大，成本消耗高。当遇到大雪天气引起线路严重覆冰
时，使用人工清理的方法往往会因处理不及时而导致线路坍塌现象，更严重时可
能造成人员伤亡。因此，使用人工处理雪情具有工作效率低、安全性较差等缺
点。然而，目前输电线路除冰机器人的研究，几乎都是采取线路覆冰后再使用机
器人进行除冰的方法，这种方式存在对已覆冰的输电线和铁塔难以将机器人挂上
线的问题，并且在覆冰地区使用机器人存在操作人员的安全隐患。同时， 当前的
除冰机器人还有重量大，持续作业时间短的不足，这些缺点 均影响了机器人的实
用效果[1]。为了解决这些问题，机器人应当具备更高的环境适应能力和灵活性
能，机器人拥有较多自由度，规划多种步态，使其既能保持平稳的在垂直面攀爬
又能快速在叶片表面进行检测除冰工作。当在行走过程中前方出现杂物或浅沟
时，能够调整合适的步态越过障碍物，同时保持在平坦地面的快速移动能力[2]。
(二)课题选题的意义
自上个世纪七、八十年代以来，我国电力行业迅速发展，电网覆盖面积不断
扩大，穿越的地理环境更加复杂。高压输电电网的运作，需要在一个可预测的、
安全可靠的方式下进行，并且当前国民经济的飞速发展对稳定能源的需求，直接
增大了国家电网的运作压力，然而高压架空输电线路随着恶劣的气候变化导致的
严重覆冰现象，直接影响着国家电网的正常运作，甚至经常造成巨大灾害。在我
国很多地区，尤其是长江以南，高压输电线路在冬季都会不同程度地覆冰[3]。当
亚欧大陆的大气环流出现异常时，冷暖空气便交汇在我国南方地区和长江中下
游，温暖潮湿的气流携带大量水气就会出现凝结，从而形成雨雪或雾凇，进而导
致高压输电线路发生覆冰现象[4]。导线在输送电能中会发热，结冰初期，部分覆
冰会被导线散发的热量融化，但由于大气温度与湿度对结冰有利，加之冻雨粘附
力很强，从而结冰速度很快超过了融冰速度，因而导线上的覆冰也会越来越厚，
进而使导线的张力持续增大。随着气候不断变化，高压输电线路面临的覆冰灾害
可能更加严峻，逐步引发导线抽丝、断线破坏，甚至杆塔倾斜和倒塌等事故，从
而导致当地大面积停电，给人们的生产和生活造成严重影响[5]。针对以上现象，
为了降低雨雪天气对输电系统的危害以保障电网的安全运行，设计出有效的除冰
工具来清除掉输电线缆上的覆冰，具有重要的现实意义[6]。
二、课题的主要任务和预期目标
(一)课题的主要任务
1、查阅相关文献和参考资料，并进行综述；
2、明确设计任务，撰写开题报告，外文翻译；
3、确定高压线除冰巡检机器人设计方案，利用三个夹爪实现在高压线上的行走
运动，设计的夹爪要能够稳定地夹在高压线上，在外界条件比较恶劣地情况下，
能及时夹紧线路，保证机体不会侧翻。除冰机构利用两对旋转刀片的转动敲打冰
块，需要保证不伤害到高压线并进行高效除冰。
4、翻译 3000 字符英文；
5、撰写设计说明书。
(二)课题的预期目标
通过对高压输电线路的相关资料进行分析，提出除冰机的相关结构参数，设
计出除冰机的行走及夹爪三大机构，根据除冰机器人在线上的工作过程，设计其
控制系统，设计出一种用于输电线缆上的智能除冰机器人，通过主机器人及除冰
装置的配合工作，清除掉线缆上的覆冰[7]。
三 、课题的国内 外 研究动态
(一)国外研究动态
除冰机器人技术在西方国家得到了国家电力部门和机器人研发机构的普遍重
视，许多研究机构取得了诸多成果。国外电力行业的除冰机器人从上世纪除冰机
器人开始研究，其中美国、日本和加拿大等发达国家起步较早，大多可以制造带
电作业的机器人，但大部分机器人都是用于巡检线路，鲜有除冰功能[8]。最早亮
相的输电线路除冰装置是新世纪之初研制的，它是由加拿大魁北克电力研究院
Serge Montamtault 等人经过两年的研究设计，推出的 HQ LineROVer 遥控小
车， 它也可以进行输电线路的巡检和维护。但没有越障能力，只能在两杆塔
之间工 作，通过科技人员的不断改进创新，研究团队于 2006 年研制出功能更
多、结构 更复杂，具有越障功能的 LineScout
移动装置，能够跨越障碍的
最大尺寸为
摘要：
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本科生毕业设计(论文)开题报告论文题目：高压线除冰巡检机器人设计开题时间：2024年1月22日一、课题选题的目的、意义(一)课题选题的目的架空高压输电线路通常架设高度较高，且多分布在环境复杂的大山、河湖之间，使人工巡检维修难度大，成本消耗高。当遇到大雪天气引起线路严重覆冰时，使用人工清理的方法往往会因处理不及时而导致线路坍塌现象，更严重时可能造成人员伤亡。因此，使用人工处理雪情具有工作效率低、安全性较差等缺点。然而，目前输电线路除冰机器人的研究，几乎都是采取线路覆冰后再使用机器人进行除冰的方法，这种方式存在对已覆冰的输电线和铁塔难以将机器人挂上线的问题，并且在覆冰地区使用机器人存在操作人员的安...
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作者：闻远设计
分类：课程设计课件资料
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