基于力反饋的帶電作業(yè)機器人智能交互控制系統(tǒng).pdf

1、隨著社會經(jīng)濟和科技的發(fā)展，生產自動化水平不斷提高，機器人在現(xiàn)代生產生活中的地位越來越重要，特別是在一些危險系數(shù)高、勞動強度大的領域內。帶電作業(yè)是在高壓電氣設備上進行不停電檢修、部件測試或更換的一項特殊的工程技術。一直以來我國都采用人工帶電作業(yè)方式，人工帶電作業(yè)可以根據(jù)人的工作經(jīng)驗對線路進行檢修和測試，能夠準確找到線路的故障點，并且及時解決。但是作業(yè)對象是10KV及以下的高壓架空線路，人工帶電作業(yè)意味著操作人員要處在高空、高壓、強電磁場環(huán)

2、境中，勞動強度大，人體姿態(tài)不容易控制，即使嚴格遵守安全操作規(guī)范并增加絕緣防護措施，也無法緩解作業(yè)人員的精神壓力和體力損耗，稍不注意就會發(fā)生人身傷亡事故，給家人帶來極大的傷痛，給社會帶來嚴重的損失。為了避免悲劇的發(fā)生，使帶電作業(yè)更加安全，提高作業(yè)效率，采用機器人代替人工進行作業(yè)已經(jīng)迫在眉睫，也符合時代的要求。
　　 高壓帶電作業(yè)機器人由機械結構（包括移動升降平臺、主手、作業(yè)機械臂）、運動控制系統(tǒng)、視覺伺服控制系統(tǒng)、專用工具、絕緣防

3、護裝置等組成。移動升降平臺使機械臂到達指定的作業(yè)區(qū)域和高度;操作人員通過控制主手，使從手能夠實時地、準確地完成相應的動作;運動控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對機械臂末端位置和姿態(tài)的控制，同時將機械臂的當前信息反饋至主手控制裝置;專用工具能夠協(xié)助機器人更好的完成作業(yè)任務;絕緣防護裝置保證了操作的安全性。高壓帶電作業(yè)機器人不僅可以將工作人員從危險的、繁重的、精神緊張的工作中解放出來，而且可以帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，所以說，高壓帶電作業(yè)機器人是代替人

4、工從事帶電作業(yè)的必然趨勢。
　　 為此，2012年國家“十二五”高新技術發(fā)展規(guī)劃（“863計劃”）先進制造技術領域“公共安全與救援機器人”重點項目課題，對“面向電力帶電搶修作業(yè)機器人研究開發(fā)與應用”進行了立項研究。
　　 本文對國內外帶電作業(yè)技術以及機器人已取得的成果進行了調研，并在此基礎上進行了深入的研究和實踐。主要工作有以下幾個方面:
　　 一、在對我國帶電作業(yè)需求進行詳細調研和分析的基礎上，全面闡述了帶電作

5、業(yè)機器人的工作原理和技術特點，詳細介紹了國內外的發(fā)展情況，較好的將力反饋技術應用于帶電作業(yè)領域。
　　 二、完成了機械臂的運動學建模和動力學建模。通過建立空間坐標系和坐標變換得到了系統(tǒng)D-H模型，運用MATLAB軟件進行了仿真驗證，并深入地研究了運動學的正解和逆解問題;采用機器人的雅克比矩陣進行動力學分析，詳細敘述了用拉格朗日法建立動力學模型的基本步驟，并推導出系統(tǒng)的動力學方程，最后用ADAMS機械系統(tǒng)動力學自動分析軟件對動力學

6、相關問題進行了分析。
　　 三、以TRIOMC464為運動控制器，完成了帶電作業(yè)機器人運動控制系統(tǒng)的設計。通過TRIO控制伺服閥，進而控制各個關節(jié)的運動，并且能夠將復雜程序分成幾個子任務同時執(zhí)行，使控制過程變得簡單明了。
　　 四、實現(xiàn)了主從手之間的雙向控制，一是主手到從手的位置控制，使機械臂按照主手裝置的指令而運動;二是從手到主手的力反饋控制，使得操作人員獲得真實的力覺臨場感。分析了主手控制信號采集和信號輸出電路，以及