张黎明创新团队多了个机器人
时间:2017-11-02 来源:国家电网报 作者:侯帅 李婷
  张黎明对机器人进行现场调试。潘晶 摄

  

  “创新是引领发展的第一动力,是建设现代化经济体系的战略支撑。”党的十九大吹响了加快建设创新型国家的强劲号角。张黎明创新工作室坚持产学研深度融合,为企业创新再添新色彩。

  任书楠博士拿起触屏示教器,身边监视器上各摄像头的画面亮起,在位置控制模块界面下,输入坐标数据,远处印有“创享1号”的六轴机器人轻巧摆动——金属关节一板一眼地转至右侧,顶端的机械手抓从工具架严丝合缝地拿起剥线工具,继而转头、抬升、靠近高空处的模拟三相线缆,随着一声不易察觉的“咔嗒”声,在场的所有人几乎都屏住呼吸……

  只见剥线工具搭住10千伏150型线缆、内侧刀锋切割,10厘米长的绝缘皮随即剥落,几无磨损的银色绞线裸露而出。机器人更换工具,再次从工具架拿起载有用户引线及线夹的搭接工具,移至方才裸露的银色的绞线,精准地将线夹夹稳方才剥露出的铝芯处,搭火成功。

  “所谓搭火,通俗点说就是配电设备接电源线的术语。”一起观看模拟演练的国网天津电力运检部带电作业管理专责刘兆领转头告诉记者,搭火环节完成,代表着搭接模块牵引的模拟用户线缆成功用上了大电网的电。

  10月30日,在清华大学天津高端装备研究院机器人所进行操作的机器人“创享1号”,正是党的十九大代表、天津滨海供电公司黎明共产党员服务队队长张黎明带领创新团队研发的导线上的“钢铁侠”。

  一次巡线“巡”来的创新

  提到发明“创享1号”的由来,还要从张黎明2016年的一次例行巡线说起。

  “那是5月份,我在巡线时,遇到了正在开展带电作业的同事,绝缘斗臂车上,一个老师傅穿着厚重的绝缘服、戴着笨重的绝缘手套进行导线的剥切工作,当天并不热,但是大伙儿的衣服不一会儿就被汗水浸透了,有些年纪大点的师傅甚至中了暑。”张黎明说,“从那时起,我就一直想着怎么才能依托我们的创新工作室这个平台,在带电作业领域开展创新。”

  刘兆领解释道,目前带电作业搭火分两种方法:一种是绝缘杆作业法,一种是绝缘手套作业法。前者需三人仰视操作,双臂处于持久举杆姿势,累且不够灵活;后者虽是双手操作,但规范的绝缘手套需戴三层——线质、绝缘、防穿刺,厚重手套使手指并拢很费力。“同时还要穿着绝缘服,绝缘服给人的感觉很像老式雨衣——闷不透气,包括手套也是这个感觉,摘下手套,汗水可以倒出来。”刘兆领顿了顿说,“没错,是倒,汗会像水一样流出来。”

  如何才能减轻搭火作业人员工作量,降低危险系数?这个问题一直困扰着张黎明。张黎明平时习惯阅读最新的技术期刊,在读到一篇关于人工智能的文章时,他灵光一现——人工智能是现在创新的大热门,若是能将它和带电搭火作业结合起来,由人工智能来代替传统的人工作业这样是不是个解决办法呢?若能实现,既提高了工作效率,又可以让同事们的工作轻松点儿,岂不是两全其美?

  说干就干,带电搭火机器人的研发工作就这样如火如荼地展开了。查资料,到厂家参观学习,实验研究……大半年的时间很快过去了。

  机器人应该什么样,是创新团队遇到的一个问题,“采用仿人仿生学的双臂机器人结构在进行导线剥切等作业时更加稳定,但是由于绝缘斗臂车的承重限制,这种双臂设计达不到要求。”

  “国内外现有的带电作业机器人都是采用了双臂的设计结构,但也都没有真正实现作业人员远离高压线的目标。”“双臂主从控制方式,称不上智能机器人。”经过几次设计方案的论证之后,研发团队确定了单臂结构的机器人设计方案。

  创新的过程不会一蹴而就。6月份,由于机器人剥切工具的效果不理想,团队通过反复研究实践剥切完的绝缘皮,发现现有的两端环切配合三角型排列的刀具纵切的剥切方式,由于导线存在一定的弯曲度,会导致刀口切割不均,以致于绝缘皮有黏连的部分难以脱落。

  发现这个问题后,创新团队将刀具排列方式由三角排列改为水平排列。更换完新刀具,大家满怀着热切期盼又一次进行了试验。机器人将导线抓住之后,现场的空气仿佛凝结了一样,随着导线上的绝缘皮应声脱落,现场所有人都沸腾了,而时间已指向凌晨两点。

  张黎明说:“‘为中国人民谋幸福’贯穿党的十九大报告,结合电网工人本职工作看,机器人带电作业可以在主动检修中,增加带电作业比例,减少停电次数,提高人民的用电幸福感。”

  “我看过‘钢铁侠’的很多次演练,一次比一次顺畅,比我们的技术有过之而无不及。”说话的是天津滨海供电公司带电作业班带电作业工韩立超,作为一名有着近四年带电作业工作经验的一线员工,在他眼里,机器人做得很专业。

  现在,在国家电网公司第三届青创赛中,“钢铁侠”项目一路闯关,以先进的创新技术、实际应用价值和推广前景,以四个赛区复赛的最高分,闯入决赛。

  产学研结合的价值

  “国家电网公司的这台机器人很好地反映出了创新机器人的应用——并非单纯的复制人工,而是能够带来更多积极意义。”在采访中,中国电子信息产业发展研究院装备工业研究所所长左世全告诉记者,该机器人既可代替有一定风险、重复性的工作,还能弥补换代周期长、甚至存在断代风险岗位的供需不平衡,“更重要的是提高效率与产品质量,可以提高产品的一致性、精准度,大幅度提高产品、服务的可靠性。”

  “机器人看似在做着一样的工作,实则解决了很多问题,化解了很多生产实际中的矛盾,这些得益于国家电网公司良好的创新机制。”滨海供电公司党群部副主任曹北建直言。

  像国家电网公司这样的央企注重创新,并积极实践,绝对是一个创新的表率。”“创享1号”研发的合作方,清华大学天津高端装备研究院机器人所副所长刘莉告诉记者,“正如十九大报告所言,大众创业、万众创新为中国经济增添活力,仅从她所在的研究所看,近年,带着点子与合作意向前来的企业已呈翻倍增长态势。

  刘莉认为,这个项目就是典型的需求引领,机器人所的工作主要分为三个部分——特种机器人与自动化装备、仿人与仿生智能机器人、工业智能机器人及自动化集成系统,刘莉的感受是,“‘创享1号’的研制,跨三个板块,对我们而言挑战很大,它的开发过程,很好地实现了取长补短的优势融合。”

  “比如这个剥离装置,厚度2.5厘米或3.4厘米的绝缘皮都能完美剥落。”为记者演示机器人的任书楠说:“国家电网公司一线员工有着丰富的实际操作经验,凭借实践经验,曾拿出多种方案,供我们参考,这些是专业工种才能想到的。”

  “热融、旋转切割,甚至是否设计双臂模式完成剥离,这些我们都曾仔细研究过,并且每次报给研究室方案后,我们还会继续考虑,比如,双臂制约了成本,加重了承载车辆升高的负担。”滨海供电公司运检部副主任张昕向记者介绍,自从张黎明创新工作室想出这个点子,半年多下来,企业和研究所双方密切合作攻克许多技术难关。

  “应当鼓励、倡导这种企业与科研机构的合作,尤其是一流领先企业与一流创新科研团队,强强联手,往往能够解决诸多未曾解决过的问题。”左世全认为,创新新时代,应当正视一个问题——“新时代,需要以企业为主体开展科技创新,因为生产实践者最懂需求。”

  “党的十九大提出要加强国家创新体系建设,强化战略科技力量。深化科技体制改革,建立以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系”。张黎明表示,带电作业机器人项目正是落实十九大报告精神的具体实践,下一步将提速“钢铁侠”项目的研发,加快实用化、产业化步伐,把这个项目打造成一个落实党的十九大精神、促进产学研深度融合的示范项目。

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