全越障功能的架空輸電線巡線機(jī)器人的研制.pdf

1、為了保證輸電線路安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，需要對(duì)輸電線路進(jìn)行定期的巡檢。目前線路巡檢的方式主要有人工目測(cè)和航測(cè)法,但是這兩種方式在巡檢效率和時(shí)間持續(xù)性方面都有一定局限性。對(duì)于線路的巡檢工作，主要存在以下幾個(gè)難點(diǎn)：首先，輸電線路跨越范圍廣，途中經(jīng)歷各種復(fù)雜地形；同時(shí)巡檢需檢查的項(xiàng)目繁多，工作繁瑣；并且在巡檢的過程中還要應(yīng)對(duì)各種外界氣候環(huán)境的干擾。通過研制能跨越線路上各種金具障礙巡線機(jī)器人，利用攜帶的傳感儀器對(duì)線路運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測(cè)，可以有效的提高巡

2、檢作業(yè)效率和巡檢精度。
　　由于輸電線跨越各種復(fù)雜地形這使得每級(jí)線路之間跨度較大，存在機(jī)器人需要攀爬陡坡的情況。線路上的各種金具，將要求機(jī)器人具有較強(qiáng)的越障能力。目前國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)制造的巡線機(jī)器人種類繁多，但是整體來看主要有重量過重，越障功能不完善，缺少對(duì)外界干擾的分析等問題。本文提出“一種單臂驅(qū)動(dòng)雙臂越障”的設(shè)計(jì)方案。這種全新的設(shè)計(jì)能夠跨越地線上所有障礙，在遇上陡坡時(shí)能交替攀爬而行。對(duì)常見微風(fēng)振動(dòng)干擾進(jìn)行動(dòng)力學(xué)理論分析和模擬

3、仿真。本文主要圍繞以下的問題進(jìn)行闡述：
　　1.巡線機(jī)器人方案的設(shè)計(jì)。查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，得到線路的結(jié)構(gòu)特征和重要的數(shù)據(jù)尺寸。對(duì)作業(yè)中周圍氣象環(huán)境特征進(jìn)行分析，明確巡線機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求。針對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案無法跨越全部障礙的問題，提出一種“單臂驅(qū)動(dòng)雙臂越越障”的設(shè)計(jì)方案。
　　2.巡線機(jī)器人本體機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。根據(jù)提出的方案對(duì)巡線機(jī)器人進(jìn)行各模塊機(jī)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)。建立巡線機(jī)器人上下線過程，越障關(guān)鍵動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型

4、。通過軟件分析計(jì)算機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍和模擬機(jī)器人的越障過程，確保方案跨越各種障礙的可行性。
　　3.多外力耦合條件下的動(dòng)力學(xué)建模與仿真。根據(jù)巡線機(jī)器人在實(shí)際的巡檢過程中受到外力干擾的情況，分析機(jī)器人在運(yùn)行過程中受到地線振動(dòng)與風(fēng)力干擾。首先建立地線動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型；然后利用 Lagrange動(dòng)力學(xué)建模方法建立機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型。在機(jī)器人動(dòng)力學(xué)仿真的過程中將兩種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行耦合，仿真越障時(shí)關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。得出的結(jié)果與理想狀況進(jìn)行比較，為巡線