新型多臂式输电线巡检机器人机构参数设计

多臂式输电线巡检机器人需具备跨越线路上组合障碍的能力。归纳总结了500kV架空地线上典型障碍及其组合类型。提出一种新型五手臂四单元串联机器人机构,每个单元机构由两个柔索驱动的平行四边形机构串联组成,采用蠕动式越障方案。分析组合障碍环境对机器人参数的影响约束后,以机器人机构悬挂尺寸最小,方便运输携带,整体尺寸最小为目标进行多目标优化计算,得出机构参数。机器人工作空间及越障流程分析证明机器人能够跨越典型的障碍组合,具备适应500kV架空地线障碍环境的能力。     

输电线巡检机器人越障机理与试验

分析超高压输电线路架空地线上的障碍物类型以及跨越这些障碍的过程.可以发现,巡检机器人采用双臂交替跨越障碍,越障过程简单.但是由于受巡检机器人自身重力偏矩的影响和手臂长度尺寸的限制,当单臂悬架在架空地线上时,导致巡检机器人本体倾斜,另一手臂完成脱线和上线任务变得十分困难,有时甚至造成越障失败.为了解决上述问题,提出质量调节的控制方法.该方法通过调节巡检机器人的质心,使巡检机器人的本体保持水平状态.为了验证质量调节控制方法的正确性,采用Lagrange方法建立巡检机器人动力学模型,通过仿真试验、实验室模拟实际架空地线试验以及超高压实际现场试验说明了提出方法的可行性.     

基于地线改造的巡检机器人机械结构设计

针对目前研究的巡检机器人巡检效率低的问题,提出一种将巡检机器人和架空地线结构作为一个整体系统的研究方法,即将架空地线上的阻挡型防震锤、悬垂线夹和耐张塔头等阻挡型结构改造为无阻挡型道路结构,使得巡检机器人只需穿越这些越障碍物而无需跨越障碍物,从而大大提高机器人巡检效率。在此基础上,提出了一种沿架空地线行驶的自主巡检机器人系统,并着重阐述了线路改造和移动机器人机构两大关键技术。通过现场典型作业环境的运行试验,表明了提出的自主巡检机器人系统的正确性和良好的应用前景。     

基于工业物联网的煤矿巡检多机器人低能耗控制

在复杂地形的煤矿巡检中，针对多个机器人联合控制过程中能耗较高问题，对多机器的联合控制方法逐渐成为可能。提出基于工业物联网的煤矿巡检多机器人低能耗控制方法。通过工业物联网中的无线传感器采集多个机器人的状态数据，利用物联网特征开展机器人的联合动力学分析，确定不同机器人运动时的驱动力矩，并以此计算每个机器人作业时的相关能耗值。根据能耗值制定机器人最低能耗约束条件，利用递归模糊神经网络计算能耗值，可以提高能耗值非线性求解的速率。将计算的数值输入到构建的巡检能耗控制模型，完成巡检机器人的低能耗控制。测试实验结果表明：对比蚁群优化算法和强化学习方法，使用该方法控制巡检多机器人时，30 s内上坡、下坡移动速度均低于10 m/s。在200 unit范围时，移动步数可达39 mm,能耗控制效果较好。     

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.     

高压输电线路巡检机器人机械本体设计

对国内外已提出的高压架空输电线路巡检机器人机械本体机构的特点进行综述.在此基础上提出了新型的高压输电线路巡检机器人行走及越障机构,并对高压线路巡检机器人的发展趋势做了论述.     

一种四轮双臂巡检机器人越障特性分析

为了满足输电线路巡检机器人完成一个耐张段内的工作任务,针对500kV超高压架空输电线路地线环境,提出了一种新型的四轮双臂移动机器人机构。详细分析了机构的组成及跨越障碍的原理,总结出两类典型的越障机构,并分析了机构尺寸与运动参数关系。根据越障原理,总结出该机构所具有的四种基本越障模式,给出了越障模式参数表,最后综合出直线塔与耐张塔的越障流程。实验室搭建了两类杆塔环境,实验结果表明该机器人可沿架空地线平稳、可靠地行走,越障能力强,安全性好。     

巡检机器人行驶轨迹定位方法

针对机器人在架空地线上的无人监控的自动巡检,提出了一种在杆塔档间测绘巡检机器人行驶路径轨迹并定位的方法,为自动巡检任务奠定了基础。依赖优化后的里程计及倾角传感器实时测量由重力或张力引起的具有悬链线附加弧垂的行走里程与倾角数据并融合,得到机器人在悬链线上运行时不同时刻不同位置相对于杆塔基准点的位姿关系。为了提高定位精度,根据地线的悬链线特征对倾角数据进行平滑处理,降低外在因素对定位的影响程度。通过多次模拟实验以及现场实际运行结果发现该定位方法满足现场自动巡检的应用。     

基于输电线路行走越障任务的巡检机器人机构设计

针对超高压输电线路巡检机器人在线路巡检中行走越障的任务需求,在分析超高压线路障碍类型的前提下,提出了一种新型的适用于线路障碍类型多且角度大的巡检机器人行走及越障机构。介绍了变距越障机构和恒力矩夹持机构的构型及结构特点,根据输电线路障碍物尺寸变化的情况,分析了双臂变距越障机构对障碍物长度尺寸变化的适应性,在分析了机器人爬坡能力的基础上设计的恒力矩夹持机构,提高了机器人的爬坡性能。最后,通过现场实验验证了该行走及越障机构设计的可行性和有效性。     

架空高压输电线自动爬行机器人的研制

研制了一台沿架空高压输电导线自动爬行和跨越障碍物的机器人。机器人的承重行走采用伞形轮来实现，伞形轮的越障运动由槽凸轮机构控制。机器人的爬行运动采用行程放大机构和抓握机构来实现，爬行的协调运动和抓紧力的自适应控制由集成电液伺服系统实现。机器人可携载检测和通信设备，对输电线路进行巡检作业。     

一种自主越障巡检机器人行走夹持机构

在机器人越障过程中，由于重力的影响使得机器人车体水平姿态发生变化，从而机器人自主越障变得十分困难。分析了超高压输电线路障碍物的类型，提出了一种新的双臂自主越障巡检机器人构型，该构型能够跨越输电线路上的障碍物。针对这种新构型，阐述了机器人行走夹持机构的工作原理和实现形式，着重分析研究了偏心夹持机构对保持车体水平姿态的机理。最后，通过越障实验验证了行走夹持机构的可行性。     

巡检机器人行走夹持机构夹持力计算

由于重力影响使得机器人车体水平姿态发生倾斜,通过质心调节,可以保证车体水平,但由于控制系统存在误差,使得质心不可能正好落在单轮支撑点上,导致机器人车体在单轮悬挂时出现晃动.为此,提出了一种新的机器人行走夹持机构,这种机构采用轮爪复合,便于行走和越障.在分析了机器人车体发生晃动的原因之后,给出了夹持力计算公式,并对夹持机构抑制车体晃动的夹持力进行了计算,为夹紧电机的选取提供了理论依据.     

四连杆变形履带式机器人的越障性能分析

提出了一种基于四连杆机构的微小型履带式机器人结构,通过履带变形实现了机器人重心的偏移,有利于机器人的越障。采用数值计算方法着重分析了其翻越垂直路障的性能,并使用RecurDyn进行了虚拟样机运动学仿真。仿真结果和物理样机试验表明,机器人具有良好的垂直障碍通过能力。     

具有越障和避障功能的小型移动机器人设计

针对在复杂环境下对移动机器人的运动要求,采用行星轮传动机构设计一种具有越障和避障功能的移动机器人,对越障和避障过程进行性能分析,确定机器人的最大越障高度和最大转向半径。     

一种水管机器人的结构和弯道通过性分析

楼房自来水旧有金属管道的内衬涂覆可有效避免水在这种管道内输送时的二次污染,从而为直饮水推广提供必要条件,但在内表面处理后没有合适的技术来进行涂覆质量的检查,利用管道机器人可以实现这一目的.文中主要讨论了直径≤50 mm,曲率半径约75 mm管道机器人的机械结构的设计,并分析了机器人在弯道处的通过性.提出了一种新型的管外驱动的方式,极大地提高了机器人的行进速度和负载携带能力.通过采用SMA(shape memory alloy)作为主动导向驱动,在视觉系统的辅助下能够顺利地通过L型和T型管道.该机器人可望具有良好的越障、转弯能力和行进速度.     

基于转矩优化的双模式混合驱动特性研究

介绍了双模式混合驱动系统的结构和工作模式,研究了双模式混合动力传动装置的转速转矩关系。对发动机转速恒定时的输出特性进行了研究,分析了电力相对分流功率特性。需合理匹配行星机构参数,以降低第1模式电力相对分流功率。建立了以最大输出转矩为目标函数的非线性约束优化模型,对双输入行星变速系统进行优化求解,得到了变速传动装置输出转速从0到最高转速变化时,发动机、电机A和电机B的转速、转矩和功率的变化规律。     

机器人在垂直输气管道中的运行速度

管道机器人在进入垂直输气管道向下运行时,由于机器人自重会使设备加速运行。为了探究垂直输气管道中机器人的运行速度规律,首先利用牵拉试验验证了机器人在一定运行速度范围内其运行阻力基本保持不变;然后根据动量守恒定律建立了机器人在垂直管道向下运行时的受力状态方程。由于机器人自重影响,机器人将做加速度减小的加速运动,分析了由于加速运动导致的机器人速度增量与压强增量间的关系,当压强增量与机器人自重再次达到受力平衡时,机器人速度达到最大值。确定了机器人最大运行速度的计算方法,可在机器人通过垂直输气管道时提前预测机器人的最大运行速度。通过与数值模拟结果和工业现场实际运行速度进行对比,验证了计算方法的可靠性。     

基于导线纹理的架空导线巡检机器人视觉定位

为了提高架空导线巡检机器人的定位精度,精确反馈输电线路缺陷位置,文中提出了一种基于导线纹理的架空导线巡检机器人视觉定位方法.针对架空导线巡检机器人的作业中环境特征单一的特点,首先通过直线检测检测导线位置,其次提取导线纹理特征用于光流跟踪.为防止因跟踪失败而导致位置信息的丢失,提出基于跟踪背景特征实现机器人相对导线的运动...     

螺栓扭矩校验用机器人生产线动力设备选型

为解决动车组轮对制动盘螺栓扭矩校验自动化与信息化问题,提高作业效率,开发了一种螺栓扭矩校验用机器人生产线,并对这一生产线的轮对输送机构、顶升分度机构的动力设备进行了选型.计算结果表明,所选择的动力设备满足螺栓扭矩校验用机器人生产线的设计要求.