《基于可穿戴外骨骼的配电线路带电作业人员助力支撑技术研究及应用》项目申报指南
一、总体目标
为降低配电线路带电作业人员劳动强度及安全风险，提升配网带电运维安全性和效率。针对绝缘杆托举、脚扣登杆、杆上维持作业等典型工况，研制适用于绝缘斗及登杆带电作业的上肢、下肢助力支撑外骨骼装置，研究外骨骼作业的人机交互机理、柔顺控制策略及安全工作流程，完成现场应用。
二、课题设置情况
1.配电线路带电作业典型工况下人体运动学特性及作业模式识别研究；
2.斗内绝缘杆托举带电作业人员上肢助力支撑外骨骼研究；
3.登杆带电作业人员上下肢一体化助力支撑外骨骼研究；
4.外骨骼人机协同安全带电作业技术研究及现场应用。
三、项目实施期限
本项目研究的起止时间为2023年1月至2025年12月。
四、课题内容
课题1：配电线路带电作业典型工况下人体运动学特性及作业模式识别研究
主要研究内容：
（1）绝缘杆法带电作业运动学特性及疲劳点研究；
（2）人体特征信号多传感融合测试平台及典型动作姿态关键参数研究；
（3）基于关键参数特征的作业模式识别算法研究。
预期目标：
明确绝缘杆法带电作业人员肢体运动学特性，获取典型作业姿态的关键参数；建立多传感融合的作业模式识别方法，搭建并优化作业模式预测模型，实现带电作业模式的准确识别。
考核指标：
（1）建立典型作业模式模拟测试及信息采集平台，实现对绝缘杆托举、脚扣登杆、杆上维持作业等典型工况下的动作模拟及关键参数采集，搭建运动模式预测模型并实现作业模式识别，识别率不低于80%；
（2）发表核心期刊或三大检索论文1篇；
（3）申请发明专利1项。
课题2：斗内绝缘杆托举带电作业人员上肢助力支撑外骨骼研究
主要研究内容：
（1）绝缘斗内上肢助力支撑外骨骼设计及固定技术研究；
（2）外骨骼装置系统原理样机研制及动力学模型建立方法研究；
（3）绝缘斗内上肢助力支撑外骨骼协同控制技术研究。
预期目标：
研究外骨骼智能协调控制的理论与方法，掌握绝缘斗中外骨骼装置设计方法及固定技术，完成特有环境外骨骼样机研制并搭建动力学模型，实现外骨骼系统人机协同控制。
考核指标：
（1）搭建一套绝缘斗内应用上肢外骨骼装置，减少单上肢关节托举力矩不低于40N·m，跟随误差控制在0.15rad之内；外骨骼装置重量小于40kg；
（2）发表核心期刊或三大检索论文1篇；
（3）申请发明专利1项。
课题3：登杆带电作业人员上下肢一体化助力支撑外骨骼装置研究
主要研究内容：
（1）针对登杆及维持作业的多模式一体化外骨骼样机设计；
（2）外骨骼动力学模型及不确定参数辨识研究；
（3）适用于一体化外骨骼的杆上固定方式及控制策略研究。
预期目标：
开发针对带电作业人员登杆作业方式下一体化外骨骼装置，解决装置长时间固定及作业人员支撑力转移问题，实现登杆多作业模式下柔顺助力控制，提升作业舒适性。
考核指标：
（1）搭建外骨骼装置一套，具体参数要求：单下肢关节输出力矩不低于100N·m；维持作业状态下转移肢体重量50%以上；实现人机交互力矩低于20N·m的柔顺控制；外骨骼装置重量小于50kg；
（2）发表核心期刊或三大检索论文1篇；
（3）申请发明专利1项。
课题4：外骨骼人机协同安全带电作业技术研究及现场应用
主要研究内容：
（1）带电环境下外骨骼装置的绝缘防护及电磁兼容技术研究；
（2）外骨骼协同作业的人机交互操作步骤及安全作业流程研究；
（3）外骨骼装置带电作业典型项目现场应用及评估。
预期目标：
确定外骨骼装置关键部件绝缘水平及电磁兼容要求及防护措施，编制标准化作业规范，开展现场应用，并与传统作业方式进行对比评估。
考核指标：
（1）装置电气性能满足10kV系统带电作业标准要求，绝缘部件耐压不低于20kV/3min；
（2）实现外骨骼带电消缺及拆装附件、带电接引流线、带电断引流线、带电加装及拆除绝缘遮蔽等项目现场应用。
（3）发表核心期刊或三大检索论文1篇；
（4）申请发明专利1项；
（5）外骨骼人机协同带电作业技术规范1份；
（6）编制标准化作业指导书1份。
五、成果应用与转化
项目成果可应用于配电线路基于斗臂车及登杆的绝缘杆法带电作业场景中，有效降低带电作业人员体能消耗，提升带电作业安全性和工作效率，可在公司范围内进行转化推广。
六、支持经费限额
980万元。