经典巡线机器人电源系统电路设计

概述：
1引言
机器人巡线是指用机器人携带检测通信仪器沿 全线路行驶作业，并由机器人完成对线路运行故障的检测和对安全事故隐患的巡视，并将所检测的信息实时向地面传送，由地面进行分析处理。在常规地面运作时， 一般采用小型蓄电池定时更换方式。但是，高压输电线路分布在野外，跨越山川湖泊，巡线机器人作业时，能量消耗大，而现场没有可供充电的电源，并且在巡线过 程中频繁的更换蓄电池会造成诸多不便，该因素会极大的限制巡线机器人的广泛应用。
为此，本文研究了通过感应取电的方式为机器人提供电源的供电系统。

2 系统结构
为实现上述目的，设计铁芯和线圈从高压线路上获取电能，获取的电能通过开关电源转换为稳流源，并通过充电使能电路向镍氢电池充电，同时，充电控制电路对电池电压监控以控制充电方式、是否充电、是否停机，并将信息传送给巡线机器人主控制系统。

3工作原理
按照电磁场理论，环绕工作状态的高压输电线 路存在着交变磁场，根据电磁感应定律，磁场中的回路将产生感应电流。在近似认为输电线路为无限长的前提下，输电线路所产生的磁场的磁通线为围绕它的同心 圆。如，输电线路中的电流为I1，根据安培环路定理可以推出距输电线距离为r的空间任一点磁场强度的大小为： H=I/2 πr（A/m）（1）
磁感应强度为： B=μI/2πr（T）（2）
B的方面与中心位于导线上的圆相切，并垂直 于导线的平面。 如果将机器人等为一个电阻R，则由感应线圈与机器人组成的回路中将产生电流I2，等效图见图1。

图1取电装置电路等效图
机器人电源系统研究的核心内容是如何高效率地从输电线路四周的磁场能量转换为电能，其中关键部分是铁芯和线圈的设计。
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