高压线作业机器人的磁悬浮系统原理性设计及仿真

周展帆，严宇，黄润清，刘佳豪，徐显金

高压线作业机器人的磁悬浮系统原理性设计及仿真

周展帆1，严宇1，黄润清1，刘佳豪2，徐显金3

（1. 国网湖南省电力有限公司 检修公司，国网湖南省电力有限公司变电智能运检实验室，湖南 长沙 410000；2. 95997部队，湖南 长沙 410000；3. 湖北工业大学 机械工程学院，湖北 武汉 430068）

针对高压线巡检机器人易打滑、易磨损以及爬坡慢等问题，提出一种磁力悬浮方法：利用磁悬浮装置产生与重力大小相同、方向相反的安培力，使机器人悬浮在高压线上，从而彻底消除打滑和磨损问题。通过对载流导线在高压输电线产生的磁场中受到的安培力进行分析，提出一种全新的磁力悬浮方式；建立磁力悬浮的物理模型，分析悬浮力大小与模型相关尺寸的关系；利用COMSOL软件对该模型进行仿真。结果表明，磁悬浮系统模型产生的磁悬浮力近似等于理论计算值，证明了所提磁悬浮系统原理性设计的正确性。

高压线；磁悬浮；物理模型；巡检机器人

0 引言

电力配送过程中容易受到自然和人为因素的影响，导致线路上金具及导线出现故障，因此输电线路的日常巡检与维护尤为重要。自20世纪80年代末，一些发达国家开始对高压输电线路巡检机器人进行研究。典型的代表是加拿大魁北克水电研究院研制的巡检机器人LineScou[1-3]、LineRange[4]以及由东京大学、日本电力系统公司和关西电力公司三方合作研制的巡检机器人Expliner[5]。国内对高压线巡检机器人的研究起步较晚。武汉大学研究团队研制出一种沿着相线行驶的轮臂式巡检机器人，能适应220 kV单分裂线路和220～550 kV多分裂线路巡检作业[5-12]。……