上海浦東供電公司變電站新型仿生機(jī)器人“浦睿”

　　2月22日，在位于上海浦東的110千伏前灘變電站內(nèi)，機(jī)器人“浦睿”來到開關(guān)柜前，拿起鑰匙打開柜門鎖，伸出“手指”輕輕撥開柜門，用紅外熱成像儀為柜內(nèi)設(shè)備測(cè)溫。通過機(jī)器人“浦睿”肩膀上裝載的360度全景攝像頭，控制后臺(tái)的運(yùn)維人員實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)情況。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員正在調(diào)試機(jī)器人“浦睿”。 于盛楠 攝

　　機(jī)器人“浦睿”是一款變電站新型仿生機(jī)器人，由浦東供電公司自主設(shè)計(jì)研發(fā)。它不僅裝配了機(jī)械臂和仿生手，還有配套的多功能工具庫，可應(yīng)用于變電站巡檢、操作、作業(yè)監(jiān)護(hù)、作業(yè)許可、應(yīng)急處置等場(chǎng)景，覆蓋設(shè)備管理業(yè)務(wù)全流程。

　　變電站部分運(yùn)維工作實(shí)現(xiàn)無人化

　　細(xì)節(jié)較多的操作仍需人員到現(xiàn)場(chǎng)

　　近年來，上海電網(wǎng)快速發(fā)展，設(shè)備規(guī)模大幅增長(zhǎng)，設(shè)備管理工作量增加。為此，國網(wǎng)上海市電力公司落實(shí)國家電網(wǎng)有限公司建設(shè)現(xiàn)代設(shè)備管理體系要求，深化電力領(lǐng)域人工智能實(shí)用化創(chuàng)新。浦東供電公司推進(jìn)生產(chǎn)作業(yè)模式數(shù)字化轉(zhuǎn)型，穩(wěn)步推進(jìn)一鍵順控、遠(yuǎn)程智能巡檢及變電站智慧化改造，探索機(jī)器代人技術(shù)。

　　2021年年底，浦東供電公司完成公司首批智慧變電站之一——110千伏前灘變電站的智慧化改造，并于2022年建成上海首個(gè)新一代集控站。運(yùn)維人員在電腦上輕輕一點(diǎn)，就能完成斷路器、隔離開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換一鍵順控，減少了倒閘操作時(shí)間，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn);變電站一次、二次及輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)“狀態(tài)數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)可視化”，使人不到場(chǎng)也能掌握設(shè)備情況;進(jìn)站人員采用人臉識(shí)別確認(rèn)身份，不需要設(shè)備主人到現(xiàn)場(chǎng)許可。

　　“經(jīng)過前期的努力，目前變電站運(yùn)維工作中的基礎(chǔ)倒閘操作、例行巡檢可實(shí)現(xiàn)無人化。但一些細(xì)節(jié)較多的操作任務(wù)仍需人員到現(xiàn)場(chǎng)。”浦東供電公司運(yùn)維檢修部副主任萬軼倫介紹，“我們希望變電站有一個(gè)仿生機(jī)器人，一方面能遠(yuǎn)程執(zhí)行程序，另一方面也能擴(kuò)展現(xiàn)有智能巡檢的覆蓋面。”

　　浦東供電公司梳理了運(yùn)檢班組提出的具體需求，在充分論證了機(jī)器代人技術(shù)的可行性后，于2023年年初開始建設(shè)變電站全機(jī)器代人樣板間。10個(gè)月后，該公司自主設(shè)計(jì)研發(fā)、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的變電站新型仿生機(jī)器人“浦睿”在110千伏前灘變電站投入試運(yùn)行。

　　以研發(fā)仿生機(jī)器人為目標(biāo)

　　跨專業(yè)柔性團(tuán)隊(duì)開展頭腦風(fēng)暴

　　為研發(fā)機(jī)器人“浦睿”，浦東供電公司運(yùn)檢部組織來自運(yùn)維、監(jiān)控、檢修、繼電保護(hù)及狀態(tài)評(píng)價(jià)等專業(yè)的9名青年骨干組成跨專業(yè)柔性團(tuán)隊(duì)，開展頭腦風(fēng)暴和技術(shù)攻關(guān)。

　　“我們要充分考慮仿生操作的安全性和可靠性。機(jī)器人要能夠做擰螺絲、開柜門這種精細(xì)動(dòng)作，又要有足夠力量完成開關(guān)設(shè)備的相關(guān)操作。”

　　“我們得應(yīng)用觸覺感應(yīng)力反饋技術(shù)，避免機(jī)器人用力過猛。”

　　“現(xiàn)在有些變電站內(nèi)安裝的軌道式機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)視頻巡檢等功能，但視角有限，像開關(guān)柜里面的斷路器動(dòng)作計(jì)數(shù)器就看不到。”

　　“我們?cè)谛聶C(jī)器人上配置一個(gè)內(nèi)窺鏡，還可以安裝第一視角和360度全景攝像頭，搭配VR眼鏡使用，讓遠(yuǎn)程操作機(jī)器人像開車一樣簡(jiǎn)單。”

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　　經(jīng)過一次次集中討論、技術(shù)調(diào)研，在國網(wǎng)上海電力設(shè)備部的支持下，柔性團(tuán)隊(duì)打造出變電站新型仿生機(jī)器人“浦睿”。團(tuán)隊(duì)成員在設(shè)計(jì)中堅(jiān)持模塊化、仿生化、實(shí)用化的理念，應(yīng)用了觸覺感應(yīng)力反饋、機(jī)器視覺引導(dǎo)、VR視界回傳等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂、仿生手(指)以及操作平臺(tái)等部件高效協(xié)同和精準(zhǔn)定位，并針對(duì)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景定制開發(fā)了多功能末端工具庫。“‘浦睿’可以應(yīng)用在無人值守變電站，與站內(nèi)已部署的智能手段實(shí)現(xiàn)功能互補(bǔ)。”柔性團(tuán)隊(duì)成員、浦東供電公司運(yùn)檢部變電運(yùn)維專職江斌開說。

　　機(jī)器人“浦睿”采用模塊化設(shè)計(jì)

　　可像運(yùn)維人員一樣完成各種工作

　　相比以往僅搭載高清視頻和單一末端工具的巡檢機(jī)器人，機(jī)器人“浦睿”不僅有“胳膊”和“手”，還有“夾爪手”“鑰匙手”“搖柄手”等多種末端工具。“正常情況下，‘浦睿’隨身攜帶五套末端工具，還可根據(jù)不同工作需求，隨時(shí)到變電站內(nèi)的工具箱處調(diào)換末端工具。”柔性團(tuán)隊(duì)成員、浦東供電公司變電運(yùn)行專業(yè)工程師吳炯介紹。

　　采用模塊化設(shè)計(jì)的機(jī)器人“浦睿”將不再局限于固定功能和應(yīng)用，可以像運(yùn)維人員一樣完成各種各樣的站內(nèi)工作。它可通過使用雙目攝像機(jī)、微型補(bǔ)光相機(jī)消除視覺盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)無死角精準(zhǔn)巡檢;通過仿生手(指)與專用操作手柄、柜門鑰匙等工具的配合開展柜內(nèi)作業(yè)，完成倒閘操作;利用仿生手(指)執(zhí)行布置安全措施指令，并結(jié)合遠(yuǎn)程許可功能實(shí)現(xiàn)無人化工作許可;及時(shí)告警現(xiàn)場(chǎng)不安全行為和異常情況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù);在極端情況下人員無法進(jìn)站時(shí)，實(shí)時(shí)回傳現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)圖像，必要時(shí)還可開展負(fù)荷轉(zhuǎn)移、滅火等操作。

　　浦東供電公司運(yùn)檢部變電運(yùn)維一班班長(zhǎng)、設(shè)備主人李鵬展說：“我們管轄的變電站都是無人值守的。變電站新型仿生機(jī)器人讓我們的運(yùn)維管理工作更高效、更智能。”

　　浦東供電公司將繼續(xù)開展機(jī)器人自學(xué)習(xí)研究，并在集控站設(shè)置后臺(tái)遙控操作間，加快建成“全面監(jiān)控+仿生遙控+智慧管控”變電站全機(jī)器代人樣板間。（孔令東 于盛楠）