【摘 要】
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超高压输电线巡检机器人是当前机器人研究范畴的主要方向之一。巡检机器人能有效的避免人工巡检效率低、安全性差、作业难度高等弊端。目前,国内外的巡检机器人多以巡线机器
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超高压输电线巡检机器人是当前机器人研究范畴的主要方向之一。巡检机器人能有效的避免人工巡检效率低、安全性差、作业难度高等弊端。目前,国内外的巡检机器人多以巡线机器人为主,本课题基于三杆四足攀爬机器人的基本构型,提出一种线塔两用的巡检机器人,实现从输电铁塔至输电线路的全方位巡检工作。本文主要对机器人的构型优化进行优化并针对巡检机器人的线路越障问题提出解决方案。首先,简要阐述了国内外攀爬机器人和巡线机器人的研究近况和发展趋势,总结输电线路的障碍环境和攀爬环境要求。其次,结合超高压输电线路和输电线塔的巡检作业要求基础上,提出一种基于三杆四足基本构型的巡检机器人方案。根据该方案,结合输电线路的巡检要求进行了巡检机器人的结构优化和线塔两用复合夹持器设计,利用三维建模软件Solidworks建立了机器人整机初步样机模型,并提出了机器人在高压线上的越障方案。再次,针对巡检机器人在线路上的U字型挂线姿态进行了运动学分析。对机器人由于重力矩平衡问题引起的绕线偏转进行了力学分析,提出一种基于运动学方程近似求解机器人绕线偏转角度的优化迭代算法,通过Matlab对算法进行编写并得到了基于重力平衡下的末端执行器的工作空间云图。通过Matlab和Adams联合仿真对迭代算法的结果进行了验证。最后,对机器人行走轮和关节变量的驱动力矩进行计算分析。利用Solidworks软件对巡检机器人模型进行了简化,并通过Adams对机器人的上下坡状态和单臂悬挂越障过程进行了仿真,验证了机构的合理性并得到了相应的力矩曲线。
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