特种机器人

本报告基于电网数字化建设背景，介绍了湖北电网在变电设备带电作业机器人的研制情况，包括小型化绝缘载体升级改造、基于视觉的绝缘斗臂车空间引导、复杂场景下绝缘子伞裙高精度识别定位、机器人平台强电磁屏蔽处理、新型高效干冰介质清洗应用、机器人远程自动化控制等内容。2022年，该机器人通过了工频耐压性能试验和多次模拟实验验证，并于湖北荆门220kV变电站成功进行首次应用，有效验证了本机器人设备面向主网变电设备开展带电作业的安全性、智能性与可行性。 此外，该机器人成套技术及装备既能通过更换系列化末端作业工装，用于外绝缘设备带电PRTV喷涂、零值检测等场景，也能兼容电压等级，拓展至配网带电作业机器人应用场景中。

当前，国产工业机器人面临着核心零部件受制于人、核心技术差距较大、高端应用难以突破、低价竞争难以盈利的困局，为改变这一困局，特种机器人未来必须由“能用”到“好用”进行转变。

近日，由国网山东省电力公司牵头、国网智能科技股份有限公司具体实施的“十三五”国家重点研发计划项目“面向电力行业的作业机器人系统研究及应用”通过综合绩效评价。

项目属于智能变电机器人领域。本成果面向电力行业数字化转型，以变电站机器人为对象，针对人工作业量不降反增、高危作业机器人无用武之地以及机器人不敢用、不好用三方面问题，以解放操作层、支撑管理层为目标，以提升变电机器人应用和装备质量为方向，开展以下工作：①研发人机协同作业指挥平台，开展协同模式及能效评估方法研究，推动设备巡视等重复性作业人机协同，以作业方式提升变电机器人应用质量；②研制高危作业特种机器人，攻破机器人小型化、工具化和高精度难题，充分发挥机器人危险场景作业优势；③建设机器人标准体系、检测体系、性能评价体系及检测平台，提升变电机器人运行可靠性、人机协同安全性及装备质量。以上工作推动了变电作业机器人的质量提升发展，尤其是将需人机协同的变电作业，才可达到效果最佳的理念植入实际工作中，解决了机器人和传统人工作业割裂、机器人在重复性和危险性变电作业应用中未能有效降低人工成本和安全风险问题，进而实现变电作业提质增效。项目创制3类机器人和协同指挥作业平台、参编国行标2项、主编企标12项，填补了产品和标准空白。申请专利63项，授权发明专利11项、实新专利21项、外观专利1项，登记软著10项，发表论文28篇（EI检索13篇）。成果支撑南网机器人规划和应用布局，在国内十余省应用，产生了深远影响，有效提升了电力机器人入网质量和运行质量。经李立浧院士等专家鉴定为整体达到国际领先水平。

随着我国企业对安全生产意识的进一步提升，近年来有越来越多的特种机器人替代人在危险场所和危害环境中进行劳动，特种机器人得以在多个涉及我国重要的工业生产领域得到规模性的应用推广，根据IFR的数据，2021年我国特种机器人市场规模将达到11亿美元。

“十四五”期间，将推动一批机器人核心技术和高端产品取得突破，整机综合指标达到国际先进水平，关键零部件性能和可靠性达到国际同类产品水平；机器人产业营业收入年均增速超过20%；形成一批具有国际竞争力的领军企业及一大批创新能力强、成长性好的专精特新“小巨人”企业，建成3到5个有国际影响力的产业集群；制造业机器人密度实现翻番。

近年来，国内新型电力系统的建设对输变电工程的建设质量和工期提出了更高的管控要求；同时本质安全和绿色发展的需要，对安全管理、人身管理以及环境管理也提出了越来越严格的要求。而传统以人力为主的输变电工程建设方式，由于质量控制难，建设工期长，人员作业强度大、效率低、危险性高等原因，显然已无法满足这些要求。同时，随着人口老龄化的到来，一线专业施工人员的稀缺，也使输变电工程建设依靠劳动密集型的施工方式已不可持续。

随着我国企业对安全生产意识的进一步提升，近年来有越来越多的特种机器人替代人在危险场所和危害环境中进行劳动，特种机器人得以在多个涉及我国重要的工业生产领域得到规模性的应用推广，根据IFR的数据，2021年我国特种机器人市场规模将达到11亿美元。

5月9日，经过为期一周的试运行，焊接机器人在浙江省杭州闸北（南阳）220千伏输变电工程2标盖板焊接自动化加工区正式“上岗”，现场焊花飞舞、弧光四射，机器人分毫不差地完成焊接，在毫厘间展现“数字匠心”。

中国电子学会将机器人划分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。特种机器人指代替人类从事高危环境和特殊工况的机器人，主要包括军事应用机器人、电力机器人、轨道交通机器人、应急救援机器人、极限作业机器人和水下作业机器人等。