【摘 要】
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高压输电线路受人为因素或自然因素的影响易出现一些损伤,线路一旦出现故障将会损失大量的人力物力,及时进行线路巡检和修复对其安全稳定运行十分重要。为了弥补现有线路巡检方法的一些缺点,利用巡检机器人完成线路的巡检任务是一个很好的选择。由于巡检机器人巡检过程中会遇到线路上一些电力金具障碍物,所以巡检机器人必须具有越障的功能才能满足巡检工作的要求。经过对国内外现有巡检机器人的研究和总结,本文设计了一款四臂式
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高压输电线路受人为因素或自然因素的影响易出现一些损伤,线路一旦出现故障将会损失大量的人力物力,及时进行线路巡检和修复对其安全稳定运行十分重要。为了弥补现有线路巡检方法的一些缺点,利用巡检机器人完成线路的巡检任务是一个很好的选择。由于巡检机器人巡检过程中会遇到线路上一些电力金具障碍物,所以巡检机器人必须具有越障的功能才能满足巡检工作的要求。经过对国内外现有巡检机器人的研究和总结,本文设计了一款四臂式巡检机器人,并围绕巡检机器人的机构特点以及越障特性进行了深入的分析研究,主要研究内容如下:(1)通过对国内外现有巡检机器人的结构特点深入研究,总结出现有巡检机器人存在的一些缺陷。然后,概述了巡检机器人的行走环境,归纳出线路上主要障碍物的类型,并对其进行分类。(2)针对巡检机器人工作任务的需求,设计出了一款四臂巡检机器人。巡检机器人本体是由转动关节串联三个杆件组成,机器人每个手臂末端均有轮夹复合机构。随后对巡检机器人主要关节以及轮夹复合机构进行了详细的介绍,并利用SolidWorks软件对其进行三维建模。(3)根据线上典型障碍物的类型,规划出巡检机器人跨越线上障碍物的三种越障方式并画出步态流程图。随后,对巡检机器人建立了 D-H坐标系,进行了正运动学和逆运动学分析,并利用MATLAB对其进行运动学建模,仿真巡检机器人越障手臂的工作空间,分析得出所设计的巡检机器人满足越障所需要的工作空间。(4)为了研究巡检机器人越障过程的安全稳定性,建立了巡检机器人重力平衡方程,并对行走轮在线路上的受力状态进行了受力分析。然后,简化巡检机器人模型,将其导入ADAMS中进行跨越悬垂金具和跨越转角的动力学仿真分析,通过动画以及越障手臂的运动情况分析其越障过程的特性。仿真结果表明巡检机器人具有安全稳定跨越线路上典型障碍的能力。(5)设计出了巡检机器人整体的控制系统,介绍了控制系统硬件的功能,并对控制过程分层规划。最后对样机进行了无障碍行走和跨越障碍过程的实验分析,验证了巡检机器人样机满足越障动作的要求。
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