GIS檢測機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化.pdf

1、作為支撐國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源支柱，電網(wǎng)在當(dāng)今社會發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，它關(guān)系著整個(gè)社會的穩(wěn)定發(fā)展。作為與用戶聯(lián)系最緊密的配電網(wǎng)開關(guān)站的電力檢測與維護(hù)工作顯得尤為重要。
　　開關(guān)站內(nèi)有上百臺氣體絕緣金屬封閉式開關(guān)，云南電網(wǎng)利用整套的數(shù)字成像系統(tǒng)對其檢修。但是由于X射線發(fā)生器有輻射性，傳統(tǒng)的人工搬舉檢修系統(tǒng)設(shè)備對工人身體傷害極大，勞動強(qiáng)度大并且檢修效率大大降低，需要投入更多的人力、物力。
　　設(shè)計(jì)一套具有移動與操作能力的搬運(yùn)

2、數(shù)字成像檢測設(shè)備的移動機(jī)械臂具有很大的發(fā)展前景和研究意義，它能輔助工人通過遙操作方式對氣體絕緣開關(guān)進(jìn)行檢測，能夠很大程度的減小工作人員的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、提高作業(yè)效率。
　　本文首先闡述了設(shè)計(jì)一套具有移動與操作能力的搬運(yùn)數(shù)字成像檢測設(shè)備的移動機(jī)械臂的重要性，分析比較了適合應(yīng)用在搬舉場合的國內(nèi)外研究的移動機(jī)械臂的研究成果以及最常用的關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了檢測任務(wù)的工作環(huán)境特點(diǎn)以及約束條件和工作要求，明確了本課題的主要研究內(nèi)容和研究工

3、作。
　　然后根據(jù)檢測工作環(huán)境與任務(wù)需求，確定檢測機(jī)械臂的系統(tǒng)方案及作業(yè)流程，明確了檢測機(jī)械臂的自由度、關(guān)節(jié)類型和性能指標(biāo)約束，完成機(jī)械臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；并進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)正解，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性；通過蒙特卡洛方法，對機(jī)械臂的工作空間進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了機(jī)械臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完全滿足工程要求。
　　其次對機(jī)械臂進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析，主要對連桿截面形狀進(jìn)行了綜合性能的比較分析，得出空心矩形截面更適合本課題應(yīng)用；在確定了連桿截面形狀后，根據(jù)移動平臺

4、對機(jī)械臂總質(zhì)量的最大限度要求，選用機(jī)械臂的最大參數(shù)對連桿截面尺寸進(jìn)行了初始尺寸的設(shè)計(jì)分析。
　　隨后在SolidWork中設(shè)計(jì)了機(jī)械臂的基座、連桿、關(guān)節(jié)以及末端執(zhí)行器，并對電機(jī)進(jìn)行了選型，裝配成整體三維模型；通過有限元分析方法，進(jìn)行了機(jī)械臂連桿的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要包括尺寸優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化和形狀優(yōu)化。
　　最后在 Adams中對機(jī)械臂進(jìn)行動力學(xué)仿真與分析，得到關(guān)節(jié)力矩并驗(yàn)證方案可行性；并對機(jī)械臂進(jìn)行了折疊和展開兩種狀態(tài)的模態(tài)分析，為