近年来，南方电网公司充分发挥企业创新主体作用，推动科技创新与产业创新深度融合，加快科技成果转化应用，着力提升科技创新“源动力”。
近日，国家知识产权局联合世界知识产权组织发布第二十五届中国专利奖授奖名单，南方电网公司摘得一金一银历史最好成绩。南网报今起报道中国专利金奖、银奖的诞生历程，为读者讲述获国家专利领域最高荣誉背后的故事。
6月10日，南方电网电力科技股份有限公司(以下简称“南网科技公司”)生产基地一片繁忙，最新款“慧眼”无人机和机库上市在即。工程师们为无人机装上电力作业特制的绝缘桨叶和悬臂，烧录最新控制程序，并在实训场地紧锣密鼓地开展功能和性能测试，以确保量产产品满足用户需求和现场作业要求。
近日，由广东电网公司自主研发的电力机器代人相关专利“一种基于非向量空间控制策略的导线追踪方法及装置”，获得第二十五届中国专利金奖。该系列产品追踪导线作业可靠率高达99.995%，已成为行业内应用规模最大、影响最深的技术标杆。但鲜为人知的是，在研发伊始，它只是一次探索性的尝试。
算法破局
让机器人“看见”高压线
时间倒回2017年，广东电网公司为了解决用机器人作业时配网线路带电拆接引线的问题，自主立项了双臂协同作业机器人的科技项目。
彼时，传统机器人依赖模板匹配技术，面对高压导线这类“本身图像特征简单但环境复杂”的目标时，识别准确率不足30%。“机器人或者无人机在执行电力作业任务时，面临最大的挑战是现场环境的不确定性。即便画了航线、做了模型，一旦遇到导线飘动、交叉跨越等情况，机器人和无人机就有可能识别不出来”，项目负责人、南网科技公司研究院副院长、智能运检事业部副总经理麦晓明介绍，“就像让人蒙着眼睛走钢丝，稍有偏差就会失败。”
如何让机器人在动态变化的环境下“看见”导线?团队决定突破传统技术框架，从底层算法到感知系统进行全面革新——这不仅关乎单个项目的成败，更将影响未来电网运维的智能化水平。
万事开头难。特征提取、模板匹配、激光定位……技术路线很多，哪一种才是最合适的?团队尝试了几个月，却始终找不到头绪。
转机来自一次跨学科碰撞。麦晓明在大学所学的专业是无人驾驶，学生时代的他曾参加全国第二届无人驾驶比赛并获得第二名。“当时没有GPS，纯激光。”然而，那次比赛让麦晓明关注到了视觉识别技术。“早期的无人驾驶技术受限于硬件算力、基础设施、法规和伦理问题，难以规模化应用。但随着长期试运行和技术迭代，行业逐渐形成了清晰的标准。”麦晓明说，“如今自动驾驶汽车的分级标准、牌照管理、责任认定等法规逐步完善，视觉识别技术的精准度和稳定性也大幅提升，这让我们看到了新的可能性。”
针对户外复杂环境下导线跟踪的核心难题，团队创新性地提出采用非向量空间控制策略。该专利的核心在于摒弃传统提取图像特征方法的局限，转而采用实时图像与预设图像之间的整体相似度关系，来度量导线与机器人之间相对空间距离，即便在光线变化或部分遮挡情况下，机器人仍能可靠地锁定目标。
视觉识别技术的创新应用，使得机器人及无人机在快速移动或飞行过程中始终沿着导线飞行，同时20米开外就能快速识别直径只有3到4厘米的导线，并提前做出双臂规划或飞机绕障的动作。
落地应用
从“实验室专利”到“保电利器”
在科技创新的路上，从理论突破到实际应用往往需要跨越重重障碍。这也是双臂协同作业机器人在研发伊始，只是作为一个科技项目来推动的原因。
2018年，《国务院关于推动创新创业高质量发展打造“双创”升级版的意见》出台，提出要显著增强科技成果转化应用能力。“大家的思路跟着国家的政策发生了变化，开始萌生了要做一个产品的念头。”
“专利不能只是一个束之高阁的技术，它必须与成果转化及产业强绑定。”麦晓明强调，一个专利如果没有办法做到产业化，那就是没有用的专利。麦晓明表示，技术转移不畅、市场需求不匹配等是制约专利转化运用的关键因素。要以需求为导向，推动技术场景落地，加快融入产业链。
“专利证书上的公式只有几行，但背后是数千次实验和无数次推倒重来。”核心成员王杨坦言，创新是“笨功夫”与“巧思维”的结合。有时为优化算法，团队往往要连续进行一年的户外试验，验证软硬件是否满足电力作业现场要求。
从科技项目到成熟产品需要完整链条：需求导入、立项、技术研发、试生产、挂网试运行、入网许可再到商业推广，短则1年，长则3年。团队调整了工作方式，将50%时间用于研发，另外50%则投入需求定义分析及测试。
“无人驾驶技术十几年前就已出现，但规模化应用需要解决可靠性问题”，麦晓明说，“我们的技术不仅要能用，还要保证1万次作业都可靠。”
2018年，南方电网公司首台自主研发的变电站巡检机器人通过型式试验，量产在即。彼时，麦晓明信心满满：“我们有大规模应用的需求，也有自主研发的实力，‘南网智造’势在必行。”2019年，无人机的全自主网格化巡检产品化道路开始起步。一年后，历经数十次迭代、数万次的测试与现场试运行，这项专利技术固化为通用模块，嵌入“慧眼”“擎天”等系列智能装备，在广东电网构建了全国首个天空地一体的通用性无人自主作业体系。
如今，南方电网公司已实现在智能运检领域的核心技术自主可控。基于该专利研发的系列智能机器人及无人机软硬件产品已跨行业、跨国家应用，形成直接经济效益6.39亿元，助力南方电网战略性新兴产业高质量发展。
南网报记者 黄雅熙 通讯员 杨雅洁 李梓
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