11月12日,湖州田野上空,一台红棕色的双臂机器人把缠在特高压架空线上的风筝割了下来。画面里它一手稳住风筝线,另一手的刀具轻轻转动,风筝脱落,动作利落,几乎没碰到任何导线。
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从那一刻开始,现场的人都盯着屏幕看,像看一出技术版的惊险片。地点是在浙北开阔地带,千伏级的特高压通道从田野里穿过。主办方是国网湖州供电公司,技术背后牵着西湖大学和一家叫西湖交互机器科技(杭州)的公司。把这套东西搬到十几米高的塔上,不是随便架个台就行,门道挺多。
先说设备怎么上去的。那台双臂机器人本体比较轻,无人机把它挂到线塔附近的高空去。控制“脑袋”没跟着上去,留在地面。操作员通过一个“数字孪生+实时遥操作”的系统,一边看无人机回传的高清画面,一边对照电脑里的数字孪生模型来操控机械臂。好处很直接:上边负重小,耗电少,响应快,出现问题还能立刻在地面接管。这种“身体上天,大脑留地”的思路,听着简单,做起来不容易。
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这事儿从今年8月开始立项,国网湖州、西湖大学和西湖交互三方联合攻关。特高压线路看着就是几根粗线,但其实每根里有8根子导线,间距又窄,你得让机械臂在这些线之间穿梭,避开任何可能拉扯到的地方。团队先在地面搭了个“安全沙盘”,把多丝导线的真实几何在电脑里复刻,跑模型算出成千上万条可能的运动路径,最后选出既安全又顺的那几条,让机械臂按着这些轨迹去实操。
技术难点不止避线这么简单。高空作业还要解决机械臂重量和远程控制延迟的问题。西湖交互把控制核心放到地面,让机械臂轻装上阵。为了让地面和高空的指令几乎同步,他们花了不少心思在超视距低延时控制上。机械本体也做了轻量化设计。团队把这些环节一项项攻克,花了快三个月,最终把系统打磨到能在300米外完成毫米级别的精细操作。官方公布的参数是机器人负载能力超过5公斤,工作半径接近1米,能做高精度动作。
现场能看到的细节很接地气。机器人两只手臂灵活,末端换装了专门的切割器和抓取工具。演示时左臂先把风筝线稳住,右臂启动刀具切断,过程里有实时视频和数字孪生同步回放。地面操作员在界面上微调动作,连微米级的调节都会被转译成机械动作。系统还有冗余校验,避免越线或误碰导线。整个流程给人的感觉像外科手术——每一步都要精确可控。
为什么要做这事?原因很现实。浙江电力需求大,特高压是跨区输电的主干道。过去遇到缠绕物或者低空无人机干扰,处理办法大多是人工爬杆或者停电作业,既耗时间又有风险。国网湖州的技术员王云锋说,碰到复杂异物时常常必须断电处理,这会影响供电可靠性。把机器人派上去,能在不停电的情况下处理一部分缠绕物,对供电影响小,响应也更快。
从学术到工程化,中间的路也不短。西湖大学这些年在把科研成果推向市场上搭了条链子,内部孵化出几十家技术型企业,西湖交互就是其中之一。他们之前把一些产品放到了养老场景,叫“荟宝”的系列有实际落地案例。把实验室里能干的事放到高空,必须做大量工程适配:抗风振、传感器冗余、控制算法在复杂电磁环境下的鲁棒性,这些都不是纸上谈兵。
演示当天有个插曲。当无人机把机器人送上去时,现场风速和振动成了考验项。团队在各种风力条件下做了模拟,把传感器数据的反馈做了多路冗余。天气配合,动作才看起来顺溜。看着那机械臂在空中干活,很容易让人联想到:把实验室的精密器械搬到户外高空去用,既有高精度,也有工程风险要受控。
项目的可扩展性也被讨论了。现在这台机器做的是清障,但末端执行器换一换,可以去拧螺母、做紧固、贴补丁、甚至做带电小范围修复。李晓文博士说,他们会往通用化和泛化能力努力,把这类“具身智能”扩展到更多电力运维场景。可别以为把活儿交给机器就万事大吉,关键还在安全和可靠性。高空作业的容错、应急预案、现场与地面之间的协同,这些都得一步步摸索完善。
技术成熟度在现场也被检验了。团队在地面先通过仿真和实体沙盘训练,挑出几套可行轨迹后再上天实操。每一步动作都有视觉相机和控制算法配合,动作前后都会做冗余检测。数据回传实时记录,事后还能回放复盘,找到操作的盲点和改进点。这样的闭环流程,让从实验室到现场的过渡不是“拍脑袋决策”,而是流水线式的工程化推进。
对国网湖州供电公司来说,这是一次技术层面的试探,也是一种运维思路的试水。人工上杆、停电处理虽然稳当,但在用电负荷越来越高、公众对中断容忍度越来越低的今天,能在不停电的前提下缩短处理时间,本身就有经济和社会价值。对高校和企业来说,把设备从实验台带到真实电网场景,是检验技术是否“经得起风吹雨打”的必经路。
现场围观的人不少,手机录像回传到网上后,也引发了讨论。有人夸这是未来运维的样子,也有人提醒别被美好画面冲昏头脑,现实运维里情况复杂多变。团队显然知道这点,既把技术参数写得清楚,也在测试环节尽力把异常情况覆盖。现场的每一个小步骤,都是在把未知变成可控。
再说回那台机器本身。轻量化设计不是只减个外壳就完事,它牵扯到材料选型、电机效率、热管理、以及与无人机的对接方式。无人机要承载机器人上升,既要保证稳定性,又要控制总负重。地面站要负责决策和算法计算,同时还要在通信丢包或延迟时有应对策略。把这些东西整合到一起,需要的不只是单项突破,而是系统工程思维。
演示之后,下一步要做的事情清单也很长。团队要在更复杂的气象条件下反复测试;要把更多异常场景列入沙盘演练;要让系统在实战中经受住长时间连续工作的考验。还有法规和运营层面的东西要对接,比如高空作业的空域管理、与电网调度的联动流程,这些都要同步推进。
现场气氛一会儿紧张,一会儿又带着点兴奋。技术人员在操作台前认真的样子,和田野里围观的人形成了对比。技术把人能干的精细活一点点接过来,但背后的安全链条、工程细节、运营配套,才是决定它能不能长期用下去的关键。
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