论文部分内容阅读
架空高压输电线路跨越大江大河、崇山峻岭,由于长期工作在各种不利气象条件下,线路及其设备发生故障的几率较高,定期巡检和维护输电线路不但可以减少电网事故的发生,还能够保证输电线路的安全稳定运行。目前对输电线路巡检主要有地面目测法、航测法、地线移动巡检机器人三种方式。地面目测法劳动强度大、巡检精度低、巡检盲区大;航测法成本高、续航能力差;地线移动巡检机器人需要对地线金具进行改造等。另外,这三种方法都只能巡检,难以代替高危险的带电作业电工完成线路及设备等的维护工作。因此,有必要研制一种能够在输电导线上行走并越障的输电线路巡检机器人。本文主要完成该种机器人越障行走装置的设计和研究。 首先,为了解巡检和修复机器人的作业环境,本文系统地介绍了输电线路塔线体系,以及线路上的障碍物类型、数目、分布等。复杂的线路环境是综合考虑电气特性和机械特性后的结果,输电线路越障行走装置沿地线巡检与沿导线巡检各有利弊。为最终实现巡检与修复的一体化操作,本文选输电导线作为越障行走装置的巡检路径。 其次,对比论证确定最终设计方案。基于输电线路的线路巡检的要求,结合线路障碍物类型与尺寸,初步确定了两套设计方案。通过分析重量、结构紧凑性、力学性能、防坠落等因素最终确定了平开式三臂悬挂设计方案。完成了方案原理设计、详细结构设计、控制电路设计、非标零部件设计、控制软件设计等。整个装置主要包括旋转结构、上下运动机构、越障机械手臂和控制检测四大部分,各部分有机配合完成输电线路越障巡检作业。 平开式三臂悬挂结构配合刹车制动装置增加了装置的爬坡能力,可适应输电杆塔随地形变化产生的高度差;独特设计的防坠落装置,能保证越障行走装置在大风等恶劣天气下不发生线路脱落事故;采用应急电源与感应电源的复合形式,既能满足特殊情况下供电要求,又体现了轻量化设计理念。 最后,通过试制样机验证了设计方案的可行性,并完成调试和误差注意事项分析。基于塔线体系线路环境和装置D-H表示法的分析,编写设置了越障行走装置的工艺及参数。巡检速度为2km/h,障碍物线长方向最大尺寸为55cm,竖直方向最大为 30cm。越障过程中至少保证有两个手臂悬挂在输电线路上。对整个系统总装后进行了调试,包括对各个电机测试、控制回路测试和控制软件的测试,结果均在合理误差范围内。