输电线路巡检机器人的仿生结构研究

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定期对输电线路进行安全巡检是一项艰苦而重要的工作。利用机器人代替人工实现线路的自动化巡检已经成为目前电力机器人研究的热点之一。但是当前研究的巡检机器人存在的稳定性差、难以跨越引流线等问题,限制了其实际应用。仿生学的设计方法与理论研究为解决以上问题提供了新的思路。因此,将仿生学运用到巡检机器人的设计中是提高巡检机器人越障性能的一种新的方法。  本文在对国内外巡检机器人和悬挂式仿生机器人发展状况论述的基础上,结合仿生学的设计方法和原理,对长臂猿的手臂结构和运动方式进行分析,建立了长臂猿的双臂结构仿生模型,提出了一种基于长臂猿手臂特点的仿生结构,解决了巡检机器人跨越引流线困难的问题。  根据巡检机器人的工作环境及功能要求,对巡检机器人的本体结构进行了详细设计,并对巡检机器人的越障过程进行了规划。运用D-H法推导出机器人的正、逆运动学方程,并对巡检机器人的作业空间和雅克比矩阵进行了求解,为机器人的轨迹规划奠定了基础。  本文利用ADAMS虚拟样机对机器人的刚体模型和刚柔混合模型的越障过程进行了详细的仿真分析,验证了机器人越障的稳定性和动作规划的合理性。在此基础上,制造了巡检机器人的物理样机,并在实验室模拟线路和贵阳实际线路上,对巡检机器人进行了实验验证,结果表明机器人能够实现直线行走、跨越引流线等功能,验证了巡检机器人仿生结构设计的正确性。  本文研究的巡检机器人能够可靠的完成输电线路的巡检工作,为解决实际工程问题提供了一定的技术基础,具有重要的实际应用价值和市场推广价值。
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