输电线路除冰机器人关键技术综述

输电线路覆冰严重危害到电网的安全稳定运行,与传统除冰方法相比,采用机器人除冰在能耗、成本及安全性等方面具有优势.作为一个新兴的研究领域,国内外对除冰机器人的研究尚处在起步阶段,并没有成熟的技术可借鉴,因此有必要对现有研究成果进行系统分析和深入总结.回顾国内外高压输电线路除冰机器人的研究和应用现状,详细探讨了除冰机器人复杂柔性结构输电线缆上的高可靠性运动机构设计;复杂非结构化环境下的机器人自主行为控制与导航;无损伤高效除冰机构;野外大范围长时间工作的持续动力供给;远距离强电磁干扰条件下的机器人远程通信、监测和遥操作;恶劣工作环境中的本体特殊保护机制等关键技术问题.给出除冰机器人下一阶段研究方向的建议.     

具有越障功能的输电线路除冰机器人设计

分析国内除冰机器人设计概况,针对输电线路结构特点,提出了一种具有越障功能的除冰机器人设计方案,包括机械系统、控制系统两部分。机械系统由行走装置、越障装置和除冰装置组成;控制系统包括主控模块、无线操作模块、电机驱动模块和状态信息反馈模块。实验室以及野外真实线路性能测试实验表明,除冰机器人的机械系统设计合理,控制系统稳定有效。     

高压输电线路除冰机器人机械本体结构的研究

北方输电线路冬季因受冰雪危害引起的供电中断事故严重,修复工作难度大、周期长、停电面积广,是全世界范围内需解决的难点问题。针对高压输电线路覆冰情况,提出了一种线路除冰机器人,由移动机构、除冰刀具、电源系统和控制系统组成,机器人利用固定在前端的三角形刀具的撞击力清除覆冰;驱动轮采用V型结构,适应一定范围的线径,采用的锁紧机构和防倾倒机构,为机器人提供了足够的稳定支撑,有效防止了机器人激烈碰撞时向后倾斜。该机器人体较小、除冰效率高,可清除厚度20mm的覆冰。     

输电线路除冰机器人关键部件的设计与动力学仿真

以大倾角输电导线上的绝缘子作为越障对象,对除冰机器人的行走越障进行可行性分析,并对除冰机器人的关键部件进行优化设计,采用Pro/E建立除冰机器人的三维模型,并将模型导入ADAMS中进行动力学仿真分析,仿真结果为机器人各关节的动力参数优化提供了理论依据。通过样机试验表明除冰机器人能够在大倾角导线上行走并成功跨越绝缘子。     

输电线路除冰机器人关键部件的设计与动力学仿真

以大倾角输电导线上的绝缘子作为越障对象,对除冰机器人的行走越障进行可行性分析,并对除冰机器人的关键部件进行优化设计,采用Pro/E建立除冰机器人的三维模型,并将模型导入ADAMS中进行动力学仿真分析,仿真结果为机器人各关节的动力参数优化提供了理论依据。通过样机试验表明除冰机器人能够在大倾角导线上行走并成功跨越绝缘子。     

高压输电线路除冰技术综述

针对近年来输电线路遭受严重覆冰导致电线舞动、断线和杆塔倒塌等现象,提出了多种线路除冰方法。首先介绍了热力融冰法、机械除冰法和自然除冰法等常用的几种除冰方法,并分析了各除冰方案的利弊。然后介绍了当前的研究热点机器人除冰方法,结合几种典型的除冰装置,对除冰机器人的除冰机构、行走机构以及能量采集系统进行了介绍。最后对除冰技术的发展趋势进行了展望,并提出防冰、智能除冰和复合除冰等新型除冰理念,为线路除冰技术的发展提供有力保障。     

输电线路除冰机器人机构设计与动力学仿真

提出了一种新的输电线路除冰机器人越障的方法,并设计了与该越障方法相适应的机器人机械结构。机器人采用轮臂复合式结构,能在输电线路上连续行走除冰并跨越障碍物。在分析了机器人在上下坡时应该满足的力学要求后,对机器人跨越障碍物进行了运动学和动力学分析,验证了该设计的合理性与可行性。     

高压输电线路救援机器人结构设计与优化

针对高压输电线路检修人员线上意外事故救援困难,研究提出了一种载人越障救援机器人方案。首先根据高压输电线路救援机器人的作业环境,对救援机器人的越障动作及救援方式进行了规划设计;其次对救援机器人的各个机械结构进行了详细设计;最后对救援机器人的关键承力件进行了静力学分析,并在此基础上对其进行了拓扑优化,实现了该零件的轻量化。本研究为高压输电线路意外事故的机械化救援提供了参考。     

高压输电线路除冰机器人的除冰机构设计

回顾了国内外高压输电线路除冰机器人的研究现状。针对不同除冰机器人的结构特点,设计了冲击式、铣削式和碾切式三种除冰机构;给出除冰机构切削力、功率等关键参数的理论计算结果,并设计了相应的除冰实验,验证了除冰机构设计的有效性。     

一种输电线路机器人的设计

超高压输电线路巡检与作业机器人沿输电线路行走时,需要跨越双挂点悬垂线夹障碍。针对这一功能需求,设计了一种能够快速跨越双挂点悬垂线夹障碍的输电线路机器人。在设计中,对机器人构型进行了分析,提出了设计方案,并进行了越障规划。这一输电线路机器人的双臂采用平行四边形机构,通过铰接在平行四边形机架和连架杆间的电缸伸缩改变双臂的形状,实现越障。通过仿真验证了输电线路机器人设计的正确性和可行性。     

输电线路除冰机器人竖直摆臂机构研究

研制除冰机器人代替人工方法进行导线除冰具有重要的应用前景。分析了除冰机器人前(后)臂运动特点,得到竖直摆臂机构的设计要求。根据竖直摆臂机构设计要求,采用四杆机构实现竖直摆臂运动。基于四杆机构的封闭性,应用解析法进行了四杆机构的机构综合,并用实例说明其应用。除冰机器人实验样机验证了四杆机构综合方法是正确的,四杆机构式竖直摆臂机构满足机器人的运动所有要求。     

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.     

输电线路除冰机器人障碍视觉检测识别算法

障碍物检测识别是实现输电线路除冰机器人自主除冰作业的关键技术之一.针对220 kV输电线路的结构特点,提出了一种障碍物视觉检测识别算法.算法首先对机器人采集的原始图像进行中值滤波以减少图像噪声并减小障碍物内部的灰度差异;然后利用Otsu算法来确定Canny算子的参数,较好地提取出图像的边缘;最后利用改进的随机Hough变换(RHT)提取出几何图形基元,并施加一定的结构约束,实现了对障碍物的检测识别.在模拟线路上的实验结果表明,该方法能有效地对高压输电线路的导线以及防震锤、绝缘子等障碍物进行检测识别.     

一种多姿态便携式履带机器人传动和结构设计

提出了一种新型4自由度便携式履带机器人结构设计方案.机器人采用三段式模块化设计,可迅速拆卸,适合单人携带和进行维护;机器人具有良好的机动性能,在越障、跨沟、攀爬方面具有明显优势.介绍了机器人的结构特点及其运动功能实现,并围绕传动设计和结构设计两大方面,对机器人的传动结构布局、传动实现、模块化结构设计、抗冲击结构设计等内容进行了详细阐述.     

高压电线除冰机控制系统的设计

除冰机针对高压电线的结冰问题,提出一种机械除冰方式的控制系统设计。该系统基于PLC控制,提出完整的除冰及移位控制方案。可根据控制要求方便改进,每次都能复位到原位再停止,保证了系统的安全性;再与铣削原理除冰的机械部分结合,构成一个完整的设计系统,高效的解决了高压线结冰的问题。     

一种新型拟人机械腿的运动传递性能分析

针对当前多数拟人机械腿采用串联机构出现的运动惯性大、承载能力小,不能很好地满足拟人机器人运动特性需要的问题,提出了一种新型拟人机械腿并联机构,介绍了其结构布局特点,该机构具有3个自由度,外观匀称,与人腿相仿度高,在结构上实现了人体踝关节和膝关节功能.建立了该并联机械腿的位置反解方程,基于该方程用矢量法推导出了线速度和角速度雅可比矩阵,分别定义两矩阵的条件数和可操作度作为其运动学性能指标,分析了各性能指标在工作空间内的分布规律.研究结果表明:拟人机械腿速度传递性能良好且稳定,脚掌的运动传递性能几乎不受屈膝角度的影响.仿真结果符合人体腿部的运动要求,为当前拟人机械腿的研究提供了一种新的构型.     

新型六足爬行机器人设计

采用了仿哺乳类的腿部结构,并针对这种腿部结构设计了六足的行走方式,通过对12个步进电机的控制,采用三角步态,实现了六足机器人的直行功能.仿真及试验证明,这种结构能较好地维持六足机器人自身的平衡,并且对今后更深入地研究六足机器人抬腿行走姿态及可行性,具有较高的参考价值.     

ABU robocon2009 自动机器人钩子装置的设计与制作

ABU robocon2009（亚太机器人电视大赛）国内选拔赛参赛的自动机器人过树林任务进行分析和设计,对其机械部分——钩子装置进行了设计与制作。经过实际测试表明,该装置结构简单,操作方面,运行平稳,满足使用要求。     

Design of a high-impact survivable robot

This paper presents the design, construction, and testing of a two-wheeled low-cost mobile robot platform that has high survivability when subjected to large impact forces and general rough handling. The design of the drive transmission system and integrated suspension system is developed, along with general equations of motion describing their dynamics. Analyses were conducted to insure stability of the various subsystems and optimize parameters for the desired vibration characteristics. Equations of motion were also developed to describe the rocking chassis phenomenon inherent to the two-wheeled design. A flywheel compensation scheme which helps eliminate the rocking chassis problem is also outlined. An impact analysis combining theory and empirical data was used to predict the survivability threshold. Finally, three series of experiments were conducted, with the first two followed by design improvements. In contrast to currently available commercial robots, our new design employs a flexible mechanical platform capable of absorbing energy during high load impacts. This design was substantiated during the final tests when the robot survived a third story drop without any damage.