架空高压输电线路走廊树枝修剪机器人研究

在对高压巡线机器人多年的研究基础上,设计了一种架空高压线路走廊树枝修剪作业机器人构型。该机器人通过超长绝缘操作臂携带末端工具可以实现对高压线路走廊下方及两侧机器人作业半径内超长树枝的修剪。同时研究末端工具与树枝作业机理,提出了一种新的树枝修剪机器人作业方法,并完整设计了机器人的机械结构,对机器人进行了实体建模以及典型工况的运动仿真,验证了机器人作业过程中的运动学与动力学特性,为机器人的制造选型以及后期优化设计提供了重要参考。     

浮游式电力变压器内部巡检机器人

针对变压器间接故障检测方法和人工检测手段存在的问题,提出了浮游式变压器内部巡检机器人。详细阐述了变压器内部结构特点,归纳了机器人应具备的特性。利用水下机器人密封技术设计了机器人球形密封舱体,机器人采用喷射推进方式运动,使机器人具备零回转半径、运动灵活的特点。利用电磁传播理论分析了无线信号在变压器油特殊介质传输的可行性,并设计了机器人控制系统详细方案,阐述了机器人搭载的关键传感器及设计了完善的机器人电源管理系统。最后,搭建了机器人原理样机,并在试验油池和220kV变压器内部开展了示范应用。试验结果表明,机器人可代替人工在特殊的变压器内部环境下完成故障巡检任务。     

码垛机器人运动学分析

针对四自由度码垛机器人采用的四连杆机构进行结构分析,利用D-H法建立机器人运动学模型进行运动学分析,包括机器人的正运动学、逆运动学、作业空间和灵活性的分析,利用MATLAB软件进行了作业空间的仿真,并在实验室环境下对码垛样机进行了试验验证,试验结果验证了机器人作业空间和工作能力的可行性。     

高压输电线路带电检修机器人机械系统设计

针对高压输电线路人工带电检修作业存在的种种弊端、现有带电作业机器人技术尚不成熟且作业任务单一等问题,提出一种集绝缘子更换作业和螺栓拧紧作业为一体的末端可更换作业机器人,对机器人进行了构型分析、模块划分与集合、运动规划;研制了一台"非跨越越障平台+双机械手+4个作业末端"的机器人样机;通过了模拟线路试验、工频耐压试验,证明绝缘子更换作业和耐张线夹螺栓紧固作业的可实现性;展开了对带电作业多作业任务机器人的初步探索。     

配电线路绝缘包裹机器人研制

在介绍国内外输电线路现有机器人研究基础上，针对配电线路绝缘修复领域短板，开发了一套能够在线修复配电线路绝缘皮损伤的包裹机器人。首先，对绝缘包裹机器人的机械结构进行了设计研究，包括行走装置、升降装置和柔性输送与包裹装置；然后，开发了相应的控制系统，包括无线通讯、视觉系统等，并对其进行了抗干扰试验和耐压试验，试验结果合格；最后，通过现场绝缘包裹测试完成了机器人的功能性与可靠性验证。本项目所研发的机器人突破了在线修复、柔性包裹等技术瓶颈，解决了人工修复带来的一系列问题。样机通过现场带电包裹试验，绝缘包裹效果符合行业标准要求，达到了预期效果。     

一种轮式攀爬机器人的研究与设计

针对在城市建设基础设施中的多种复杂环境,为了降低由于高工作业带来的人身财产危害,设计了一种轻巧的轮式攀爬机器人。基于机器人攀爬静力学分析,确定了机器人的重要参数,先后完成了机器人攀爬机构和锁杆机构两大关键机构的设计,提出机器人攀爬控制策略。在Solidworks环境下完成了机器人的虚拟样机建模,并搭建试验样机对机器人进行载重攀爬测试和适应性测试。实验表明,机器人20kg负载条件下,攀爬速度达到3.24m/s,攀爬自旋角2.24°,同时机器人可以在不同直径下作业,机器人满足设计要求。     

输电线路巡线机器人机械结构设计分析

针对为了满足500 kV高压输电线路巡检作业要求,提出了一种新型的巡线机器人结构设计方案。该机器人采用对称式机械结构,由两个完全相同的吊臂组成,再加上中间主梁加两个转动关节连接起来,从而研制了巡线机器人样机,并着重阐述了行走单元、开合单元、压紧单元、旋转单元等四大功能单元。在室外搭建了一个1∶1的比例模拟500 kV输电线路及其障碍物的环境,样机在此环境下,完成了行走和越障实验,验证了机器人结构设计的合理性,越障功能的快速性和稳定性。     

水下船体清刷机器人关键技术及其试验的研究

为了自动清刷水下船体表面附着的海生物和锈蚀等,降低船舶的航行阻力,研制了水下船体表面清刷机器人.首先建立了机器人在船体表面上的力学模型,推导了机器人抗倾覆、滑落和下滚的条件,设计了机器人所需要的吸附力和驱动力矩.针对电机可供密封用的轴向尺寸小的情况,在电机输出轴上加轴套,该轴套既起到了联接的作用,又为密封创造了条件,解决了密封难的问题.对水下清刷作业装置进行了动力学分析和优化设计.针对机器人的控制要求,设计了机器人的控制系统.最后对机器人样机性能进行了试验,验证了机器人样机各项性能指标符合使用要求.     

高压架空输电线路设计探讨

伴随跨越式发展,电网输送能力大大增强,但输电线路建设的内部环境和外部空间却越来越小.现针对高压（35～220 kV）架空输电线路设计,分析了气象条件收集与用途,讨论了导线和避雷线截面的选择,采用惯用法进行了架空输电线路的绝缘配合计算.     

四分裂架空线路作业机器人行走姿态优化方法

针对长期暴露于恶劣的自然环境中,容易诱发各种故障的多分裂架空高压输电线路,以500kV四分裂线路为例,提出一种可行走于两上相线,且便于上下线的带电检修作业机器人机构构型方案及其虚拟样机.分析其行走状态,提出一种机器人行走姿态优化方法,即使用轮线力作为机器人行走姿态优劣判定的标准,建立机器人轮线力与机器人重心分布的特征关系数学模型;通过理论计算作业平台连杆关节参数对机器人重心分布特征关系的影响,提出一种求解机器人作业末端连杆关节参数逆解的算法,通过调整关节参数改变轮线力,使得机器人在线上时的行走姿态达到最优.