沈

鋒哈工大電力設備狀態(tài)智能感知與運檢作業(yè)團隊2025年9月---廣州

關鍵技術

挑戰(zhàn)與破局

應用案例

背景與意義CONTENT在國家“雙碳

”戰(zhàn)略牽引下

，

電力系統(tǒng)正加速向以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)轉型

，新能源大規(guī)模并網(wǎng)導致源荷波動性增強、

運行復雜性提升與運維不確定性加??；

電力運維對“更安全、

更高效、

更低成本”的本質訴求愈發(fā)突出

，倒逼作業(yè)流程向數(shù)字化、少人化與閉環(huán)化升級。電力運維正完成從“點到面、從單機到群體、

從離線到實時

”的范式轉變

，構建網(wǎng)絡化覆蓋、

多機協(xié)同與即時響應的閉環(huán)體系

，滿足規(guī)?；c高可靠性要求。新能源裝機量以及占比逐年攀升

隨機變化的電源跟隨隨機變化負荷

新型電力系統(tǒng)轉型在此背景下

，結合電力行業(yè)長期以來面臨高空、

高壓、

強電磁場等高危作業(yè)環(huán)境

，傳統(tǒng)人工巡檢與檢修受制于人體生理極限和環(huán)境條件

，不可避免地存在安全風險和技術局限性

，難以維系電網(wǎng)長期穩(wěn)定安全運行

，

電力無人運檢平臺（巡視機器人與檢修作業(yè)機器人）

的研究應用成為行業(yè)研究重點。電力檢修機4器人電力巡視機器人在宏觀政策方面

，我國政府對機器人產(chǎn)業(yè)高度重視

，

出臺了一系列紅頭文件予以支持。

十五部門關于印發(fā)《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、十五部門關于印發(fā)《“機器人+”應用行動實施方案》、工信部正式印發(fā)《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》。相關文件提出加強機器人核心技術攻關、補齊產(chǎn)業(yè)發(fā)展短板、

拓展新型應用

，研制能源基礎設施建設、巡檢、操作、維護、應急處置等機器人產(chǎn)品。時間政策文件及主要內(nèi)容21年2月《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃鋼要》

：發(fā)展交通運輸平臺經(jīng)濟、樞

紐經(jīng)濟、通道經(jīng)濟、低空經(jīng)濟。“低空經(jīng)濟”首次被寫入國家規(guī)劃21年12月《“十四五”

民用航空發(fā)展規(guī)劃》

：構建運輸航空和通用航空一

體兩翼、覆蓋廣泛、多元高效的航空服務體系

，到“十四五”末

，通航國家數(shù)量70個。22年1月《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》：有序推進通用機場規(guī)劃建設

，構建區(qū)域短途運輸網(wǎng)絡

，探索通用

航空與低空旅游、應急教援、

醫(yī)療教護、警務航空等融合發(fā)展22年1月《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要（2023-2035年）

》力爭到2025年電

動通航飛機投入商業(yè)應用

，電動垂直起降航空器（

eVTOL）實現(xiàn)

試點運行23年12月中央經(jīng)濟工作會議將低空經(jīng)濟列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)23年12月《國家空域基礎分類方法》正式發(fā)布

，將空域劃分為A、

B、

C、

D、E、G、W等7類

，其中

：A/B/C/D/E類為管制空域

，G/W類為非

管制空域。非管制空域的劃分為eVTOL的試點運行以及商業(yè)化落地奠定基礎24年1月2024年1月1日起

，《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》將正式

施行

，標志著我國無人機產(chǎn)業(yè)將進入“有法可依”的發(fā)展新階段。在機器人制度與基礎設施方面

，

國家層面強化機器人產(chǎn)業(yè)頂層設計

，低空空域改革釋放資源并優(yōu)化規(guī)則

，城市低空網(wǎng)加快通道與站點布局

，

UTM（無人航空器交通管理）逐步落地提供識別、授權與避沖突服務

，共同保障低空作業(yè)的常態(tài)化、規(guī)?；c合規(guī)運行。低空經(jīng)濟基建先行確定性強未來發(fā)展趨勢

：依托低空基礎設施的通達與覆蓋能力

，結合人工智能驅動的作業(yè)閉環(huán)

，將機器人基礎作業(yè)能力沉淀為可量化的安全、效率、成本與減碳收益。n

適配新型電力系統(tǒng)n

安全與合規(guī)可控n

運營效率與成本優(yōu)化n

數(shù)據(jù)資產(chǎn)化與智能進化n服務雙碳與能源安全n帶動產(chǎn)業(yè)鏈自主發(fā)展n低空經(jīng)濟新動能n提升國家應急能力n基礎設施共建共享n數(shù)字化公共服務n勞動安全與技能升級n城鄉(xiāng)均衡與普惠社會基礎層面國家宏觀層面電網(wǎng)發(fā)展層面

關鍵技術

應用案例

背景與意義挑戰(zhàn)與破局CONTENT機器人技術與電力系統(tǒng)的深度融合正引領電力運檢變革

，

通過智能機器人實現(xiàn)更高

效、

更可靠的無人化運檢

，

將成為我國智能電網(wǎng)建設的重要突破方向。第三代機器人可在無人工干預條件下

，基于多模態(tài)感知、邊緣智能與自主決策完成全流程任務

，人類僅在高風險

場景中監(jiān)督或授權。

解決高

危惡劣場景下人工運檢安全

風險

，提升電力系統(tǒng)可靠性。第一代完全依賴人工遠程操作

，通過實時通信傳輸視

頻和控制信號。

通信延遲、信號干擾容易導致操控失

誤；

需高強度人工干預，巡檢效率低。第二代融合SLAM和多傳感器實現(xiàn)環(huán)境感知

，在人工

監(jiān)督下具備部分自主能力。

但在如動態(tài)障礙物、

極端

天氣等復雜場景需全面人

工介入

，其中關鍵決策仍

依賴人工確認。智能巡視智能檢修電力機器人的發(fā)展歷史主要分為三個階段：遙操作機器人→半自主機器人→全自主具身智能目前在電力行業(yè)機器人技術主要體現(xiàn)為通過“機器代人”模式

，

該模式在配網(wǎng)作業(yè)應用相對成熟

，

但在變電和輸電方面仍面臨諸多技術瓶頸與挑戰(zhàn)。

此外

，

高電壓電磁防護、

跨系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)能力不足以及人機交互受限等問題也制約著機器人在全電壓等級作業(yè)場景中的推廣。目前輸電檢修機器人多應用于位置便利、

質量較輕的作業(yè)對象

，

而在高空穩(wěn)定性差、

環(huán)境動態(tài)性強的場景下仍面臨較大挑戰(zhàn)。變電檢修機器人當前執(zhí)行任務種類較少

，如水沖洗、

螺栓緊固等；

受

限于強電磁干擾與非結構化環(huán)境影

響

，

其作業(yè)能力仍有較大提升空間。配網(wǎng)桿塔作業(yè)機器人技術已相對成熟

，但面向電纜溝等狹小空間的作業(yè)機器人仍存在技術空白

，

尚未形成可靠、

高效的解決方案。在現(xiàn)場作業(yè)高風險、

高復雜度等場景下

，現(xiàn)有電力機器人的支撐技術體系存在能力瓶頸

，

對電力設備運檢處理“不全面、

不清晰、

不及時”。面對電力檢修多場景的不同需求

，現(xiàn)有智能機器人實用化程度不足

，難以支撐自主運檢作業(yè)。

智能檢修機器人的關鍵挑戰(zhàn)結構、傳熱、磁場、

電氣等多物理場耦合機理分析不明

，難以支持機器人安全可靠作業(yè)作業(yè)感知與智能處理智能化不足

，制約機器人執(zhí)行復雜運檢任務泛化能力非結構化場景中作業(yè)因環(huán)境多變、交互復雜及信息不全等因素導致機器人效能降低應對高壓帶電與強電磁干擾、

GNSS拒止與空間受限等挑戰(zhàn)

，

電力場景具身智能檢修機器人將成為行業(yè)破局關鍵，總體系統(tǒng)架構以感知—認知—行動閉環(huán)為核心

，

以世界模型、

任務圖譜與技能庫為知識底座

，構建“云—邊—端”協(xié)同的空—地—站一體化體系

，

完成可驗證、

可控、

可復現(xiàn)的安全與合規(guī)。低空經(jīng)濟關鍵支撐設施復雜作業(yè)場景約束多物理場耦合低空基礎設施多樣化作業(yè)數(shù)智底座復雜工況具身智能是指擁有自主感知、

交互和行動能力的智能體

，能夠與環(huán)境進行實時互動

，從而實現(xiàn)對環(huán)境的理解和適應。該技術更側重關注“交互

”,即智能受腦、身體與環(huán)境協(xié)同影響,并由身體與環(huán)境相互作用中,通過信息感知與物理操作過程連續(xù)、動態(tài)地產(chǎn)生。

挑戰(zhàn)與破局

應用案例

背景與意義關鍵技術CONTENT關鍵技術非結構化環(huán)境協(xié)調魯棒控制多模態(tài)信息感知與環(huán)境建模技術云邊端一體計算架構多智能體協(xié)同作業(yè)技術檢修機器人巡視機器人n

重點關注機器人非結構化環(huán)境作業(yè)安全方面

，突破復雜場景下機器人精確感知、控制關鍵核心技術

，應對電力運檢多場景的不同需求

，全面提升機器人實用化程度。一體化端到端通用具身智能大模型剛柔耦合仿生高緊湊末端工具動基座作業(yè)機器人作業(yè)現(xiàn)場安全與可靠性技術通過大模型技術實現(xiàn)電力場景下機器人感知-決策-執(zhí)行的閉環(huán)協(xié)同

，使機器人具備設備巡檢、

故障處理等任務的泛化能力

，突破傳統(tǒng)電力機器人單一任務局限

，適應復雜環(huán)境

，提升作業(yè)效率與安全性。一體化端到端通用具身智能大模型語義特征場景表示

具身智能學習通過抗干擾路徑規(guī)劃和柔性高精度力控執(zhí)行

，

實現(xiàn)復雜場景下的穩(wěn)定作業(yè)。輸復雜作業(yè)工況配電動態(tài)障礙物非結構化環(huán)境下協(xié)調魯棒控制變電微氣象干擾非結構環(huán)境電

?

信息流交互——遠距離電力巡檢

?弱物理單向釋放——水沖洗，

除樹障

?強物理單向釋放——關鍵裝備部署

?弱物理雙向交互——線路桿塔接觸式檢測

?強物理雙向交互——螺栓緊固，掛接地線末

端

裝置模

型模

型示

意圖結合無人機、

智能傳感、

圖像識別及自主操控系統(tǒng)發(fā)展高層級空中動基座作業(yè)機器人

，

強化其精確操縱能力和環(huán)境交互能力

，實現(xiàn)高空、

高壓環(huán)境下的高效安全作業(yè)。動基座作業(yè)機器人桿塔線路抵近式檢測關鍵設備快速部署空中檢修作業(yè)第一級第五級第二級第三級第四級通過建立虛擬化工具庫以及模仿學習

，

實現(xiàn)智能抓取、

柔性裝配、

快速更換等功能的智能靈巧作業(yè)末端執(zhí)行器

，

滿足機器人多樣化操作需求。剛柔耦合仿生高緊湊末端工具利用點云數(shù)據(jù)、

圖像數(shù)據(jù)以及IMU數(shù)據(jù)等多模態(tài)信息融合感知

，機器人自身姿軌跡和場景地圖語義信息

，確保在復雜動態(tài)場景中定位與場景重構的精度與穩(wěn)定性。多模態(tài)信息感知與環(huán)境建模技術高功率微波氣體擊穿機理分析作業(yè)現(xiàn)場安全與可靠性技術通過抑制電磁干擾和增強抗干擾能力

，確保機器人在復雜電磁環(huán)境下的穩(wěn)定運行。機器人作業(yè)半徑估計帶電作業(yè)危危險計算機器人交流感應放電電弧屏蔽

單點接地

電磁防護方案機器人作業(yè)空間有效性分析危險率R0

<10-5

時，臨界安全作業(yè)距離有效。懸浮電位等勢面分布電磁屏蔽絕緣防護多層遮蔽通過云端、

邊緣側和終端協(xié)同

，分別部署歷史數(shù)據(jù)訓練模型

，

輕量化模型

，

以及現(xiàn)場感知模型

，

實現(xiàn)算力的有效分配

，提升復雜環(huán)境下的作業(yè)可靠性。云邊端一體計算架構電力多智能體協(xié)同巡視檢修技術通過無人機、

機器人、

移動終端等智能體集群組網(wǎng)，實現(xiàn)電力設備的自主巡檢與協(xié)同維護。多智能體協(xié)同作業(yè)技術

關鍵技術

挑戰(zhàn)與破局

背景與意義CONTENT

應用案例團隊以保證電網(wǎng)供電可靠性為核心

，結合新形勢下不斷增強的低空經(jīng)濟發(fā)展與電網(wǎng)運維檢修需求規(guī)模

，研制新一代機器人系統(tǒng)

，助力運檢作業(yè)能力向全場景、全時段發(fā)展。以機器人為載體

，

以人工智能、

大數(shù)據(jù)、

智能傳感等一批信息新技術的突破為支持

，

實現(xiàn)典型應用場景全覆蓋

，支撐傳統(tǒng)能源行業(yè)數(shù)字化轉型。傳統(tǒng)能源行業(yè)數(shù)字化轉型典型應用場景全覆蓋大數(shù)據(jù)人工智能智能傳感

機器人

n

研發(fā)了自主巡檢感知與協(xié)同預警系統(tǒng)

，突破了多智能體巡檢協(xié)同控制、

定位、

感知

，多源異構數(shù)據(jù)自適應特征提取與診斷等關鍵技術；構建了“感-知-決-執(zhí)”

四維一體協(xié)同運維架構

，實現(xiàn)了從風險預警、缺陷識別、協(xié)同作業(yè)到智能決策的全鏈條巡檢管理。電力設備缺陷智能識別系統(tǒng)輸配電架空線路協(xié)同自主巡檢多無人機集群自主巡檢感知與協(xié)同預警系統(tǒng)復雜環(huán)境下基于視覺誘發(fā)的全自主變電站巡檢機器人技術配網(wǎng)運檢作業(yè)現(xiàn)場風險識別與預警系統(tǒng)n

面向電力巡檢場景

，基于無人機平臺

，構建空地協(xié)同的感知與作業(yè)體系

，開展了毫米波SAR輸電線路異物識別與覆冰監(jiān)測技術研究與應用、無人機協(xié)同巡檢以及多傳感器地質災害應急監(jiān)測與受災智能識別研究及應用。"感"--電力場景巡檢機器人n

面向輸配電線路缺陷識別需求

，基于無人機巡檢應用

，構建了12類輸配電線路缺陷檢測數(shù)據(jù)集

，開發(fā)了基于深度學習的缺陷快速識別算法

，研制了輸配電線路機巡圖片缺陷自動識別系統(tǒng)

，應用于南方省級電網(wǎng)公司機巡平臺

，實現(xiàn)了典型缺陷的智能識別（缺陷識別率95%以上）。"知"

--低空電力設備缺陷智能識別n

面向電力作業(yè)作業(yè)場景

，開展作業(yè)現(xiàn)場三維重建技術、作業(yè)現(xiàn)場潛在風險要素識別技術以及作業(yè)現(xiàn)場人員風險行為識別預警技術研究

，研制機載式三維成像裝置以及作業(yè)現(xiàn)場智能監(jiān)控終端

，實現(xiàn)智能化配網(wǎng)作業(yè)勘察以及作業(yè)人員風險識別預警

，提高配網(wǎng)作業(yè)施工安全性。"決"