一种巡线机器人的机械结构设计及运动学分析

高压输电线路沿线地理环境复杂、线路长,经常穿越山河湖泊与密林,使得巡检难度大,耗费成本高.因此,针对110kV高压输电线路,设计了一种轻量化双臂巡线机器人,通过减少机器人整体自由度,减轻机器人自重,降低控制难度,从而使其更加稳定与节能.同时提出一种自主越障方式,能够跨越110kV输电线路上防振锤、跳线等障碍物.通过运用标准D-H法建立了巡线机器人的运动学模型,并在Robotic工具箱中对巡线机器人的越障过程进行建模仿真.通过仿真得到了越障过程中机器人越障臂各关节的运动参数曲线,验证了该巡线机器人连杆参数及越障步态设计的合理性.     

关于高压线路巡线机器人的研究设计

高压线路巡线机器人是机器人研究领域的重要研究课题之一,是一种具有广阔应用前景的特种机器人。本文针对110k V输电线路具有防震锤、悬挂线夹、金具、跳线、绝缘子、转弯等诸多障碍,线路与障碍物位置和形态不是特别固定的特点,设计了一款巡线机器人。该巡线机器人可以取代人工到高压线上去进行线路检查,工作人员在地面上就可以通过巡线机器人上摄像头对线路进行线路巡查,检查到隐患部位的时候再通过人工精准的对线路进行检查维修。这样不仅减轻了巡线作业的强度、降低费用,而且还使安全事故发生的概率降到了最低保证了工作人员的安全。     

基于SolidWorks的巡线机器人机械本体设计及越障运动仿真

巡线机器人对高压架空输电线路的检测与修复是一种安全,可靠,高效的检测方式.机器人的机械本体结构是整个系统的基础,也是目前主要的技术障碍之一.首先介绍了巡线机器人机械本体的设计要求和关键技术,然后详细描述了基于SolidWorks软件平台设计的一种带有轮式爬行驱动及夹紧装置,过障碍物时可仿人攀援的多关节新型巡线机器人.最后,针对这款机器人运用Solidworks COSMOS Motion动力学插件进行运动仿真,通过跨越高压电力线的常见障碍物来验证该设计方案的可行性.     

架空输电线路巡线作业机器人的研制

回顾国内外架空输电线路巡线作业机器人的研究现状,提出一种巡线作业机器人的机械结构设计和控制系统,详细阐述了巡线作业机器人的行车移动机构、越障运动机构、线路检测设备与方法、系统控制等关键技术,最后对电力输电线路巡线机器人的发展趋势和应用前景作了展望。     

攀爬电力铁塔机器人的爬行方案设计

目前电力特种机器人的研究主要集中在巡线机器人方面,用于巡检电力铁塔的机器人还鲜有成果.攀爬电力铁塔机器人爬行方案的设计,是研制攀爬电力铁塔机器人的基础.本文通过分析比较几种爬行机构,结合攀爬电力铁塔机器人的性能要求及工作环境确定了该机器人的一种爬行方案.     

巡线机器人运动学模型的建立及正逆解的求取

分析适用于水平两分裂导线的巡线机器人的结构特点,用D-H方法建立了巡线机器人的运动学模型,求得了运动学方程,研究了巡线机器人运动学正逆解的算法。     

质心调节式巡线机器人机械本体的结构设计

依据高压输电线路特点及巡检要求,设计了一种质心可调节的巡线机器人机械本体的结构,满足在线行走和跨越简单障碍的性能,具有一定的爬坡能力。运用CAD和UG软件对巡线机器人进行二维图纸绘制和三维建模工作,经过反复的结构优化,最终完成了巡线机器人的机械本体结构的设计。     

新型双臂巡线机器人越障过程受力分析

巡线机器人越障机构的设计是影响巡线机器人应用的关键技术,新型双臂式高压输电线路巡线机器人的手臂采用了旋转关节并联柔索的复合结构。介绍了巡线机器人的基本结构及相关参数,根据机器人越障机理将其划分为6个主要阶段,建立了每个阶段机器人手臂各关节及柔索的力学模型。通过计算机仿真分析,给出了机器人越障过程中双臂各关节的转矩曲线以及柔索的拉力曲线,结果显示越障过程中双臂各关节的转矩很小,机器人的重量主要由柔索承担,越障过程中力的变化较为平稳。     

高压输电线路自动巡线机器人机构设计及在约束条件下的逆运动学分析

设计了一种全新的输电线路自动巡线机器人的机械结构,介绍了该结构的各个组成部分。通过对巡线机器人系统的力学分析,得到了机器人运动的约束条件,在此约束条件下,采用一种可用于实时控制的循环坐标下降法(cyclic-coordinatedescent,CCD)对机器人的逆运动学进行了分析。仿真实验表明,这种迭代算法对于有运动约束系统的逆运动学分析具有较强的适用性,而且具有非常好的收敛性,特别适合于在线计算,便于巡线机器人的实时运动控制,同时验证了机构设计的可行性。     

一种基于CPLD的巡线机器人手臂定位控制系统设计

在讨论电力线巡线常用的设备和方法基础上，分析了巡线机器人的结构、检测系统及运动行为规划。根据控制对象的时序要求，抽象出控制系统的行为描述，设计了具有状态及保护、定位功能的有限状态机，最后由可编程逻辑器件加以实现。首次将有限状态机应用在巡线机器人控制系统上，改进了软件设计为主的设计方法。实验室110kV模拟线路上的实验结果表明：该系统很好地实现了机器人运动关节的控制及系统的定位保护功能，响应速度快，可靠性高。     

Development of a Robotic System which Assists Unmanned Production Based on Cooperation between Off-Line Robots and On-Line Robots: Concept, Analysis and Related Technology

In order to deal with labour shortages due to the predicted low birth rate in the 21st century, and create a more friendly production system, we propose a robotic system which assists production in flexible manufacturing environments. In this robotic system off-line robots are proposed to replace or reduce the need for human workers at the shop-floor. The off-line robots carry out assisting or service tasks for the on-line robots which perform manufacturing tasks at the production line or site. In this paper, first, an analysis of a conventional automatic production system using robots is described. Secondly, the concept of a robotic production system using two types of robots is proposed. Thirdly, a methodology for the realisation of the proposed concept and some technical results are presented. Finally, fault recovery using off-line robots and peripheral technology are discussed.     

基于切断点自由度解耦的手腕偏置型6R机器人位置反解

手腕偏置型6R机器人的位置反解没有封闭解.将机器人的偏置型手腕分为侧端偏置、上端偏置和前端偏置.针对手腕前端偏置型6R机器人位置反解问题,利用机器人几何结构特征,将机构运动链在关节坐标系原点或相邻坐标系轴线交点处切断为两部分,使两条子运动链在切断点处运动自由度的某个分量上的耦合度最小,从而便于导出关节变量之间的关系.将含6个未知数的高维方程组转化为仅含1个未知数的非线性方程,通过一维迭代搜索获得机器人位置反解的数值解.     

A human robot interactive system “Roji”

A human-friendly interactive system that is based on the harmonious symbiotic coexistence of human and robots is explored. Based on interactive technology paradigm, a robotic cane is proposed for blind or visually impaired travelers to navigate safely and quickly through obstacles and other hazards faced by blind pedestrians. Robotic aids, such as robotic canes, require cooperation between human and robots. Various methods for implementing the appropriate cooperative recognition, planning, and acting, have been investigated. The issues discussed include the interaction between humans and robots, design issues of an interactive robotic cane, and behavior arbitration methodologies for navigation planning.     

基于冗余关节机器人的插接管道焊缝扫查系统设计

针对相贯线焊缝难以检测的问题,提出了一种新型的管道插接相贯线焊缝扫查机器人系统,通过管道夹紧装置使得机器人可附着于支管上作360°圆周运动,特别是通过冗余关节的设计实现了机器人末端探测器要求的空间相贯线扫查轨迹.该系统可实现两种管道扫查方式:一种是沿不同的扫查半径做360°周向扫查;另一种方式是沿径向呈"Z"字形进行扫查.可实现支管直径为100～400mm,被扫管道直径为600～1000mm范围内的相贯线焊缝扫查.系统设计分析和控制运行结果表明:扫查的周向步进精度≤0.2mm/m,径向步进精度≤0.5mm/m,轴向步进精度≤1mm/mm.     

一种大负载搬运机械手的设计研究

大负载搬运机械手在装备制造、工业生产等领域有广泛的应用需求.本文设计了一种新型的具有自适应抓持能力的大负载搬运机械手,对机械手的方案选型、关键部件的强度校核进行了具体的分析和研究.     

Task management in a multi-robot environment

Contemporary computer technology allows robotic cells to communicate and cooperate. However, this expanded functionality requires more intelligence and better management of the cooperating robots.This paper presents a software methodology to accommodate real time constraints imposed by cooperating robots, or any other task related constraint. This methodology is general and is capable of handling a large variety of exceptions such as task failures, sensor interruptions, and equipment failures. The methodology presented treats exceptions as tasks with special features; hence, the methodology expands into task management in a general robotic cell.The methodology can accommodate failures independent of any hardware. In addition to the obvious functional benefits, this approach also allows easier development of robotic tasks, and improved portability of tasks among systems.The methodology is demonstrated using an example with two cooperating robots.     

基于刚度定向的工业机器人铣削姿态优化研究

针对工业机器人结构非对称引起的主刚度方向难以确定、因刚度低导致的铣削过程中容易发生模态耦合颤振的问题,提出了一种机器人加工系统主刚度定向方法,并利用机器人功能冗余特性优化姿态,以提高铣削过程的稳定性。计算工业机器人末端笛卡儿坐标系中的刚度椭球,确定切削平面内机器人的主刚度方向;通过建立加工系统的动力学模型,得到机器人铣削模态耦合颤振的稳定性判据;基于刚度定向方法,提出一种机器人铣削姿态优化算法。实验结果表明,在不改变其他参数的情况下,通过优化工业机器人姿态,可以保证机器人沿给定轨迹加工的稳定性。     

高压巡线机器人的设计与实现

针对110 kV输电线路具有防震锤、耐张线夹、悬垂线夹、跳线、转弯等诸多障碍,线路与障碍物的相对位姿和形态不是非常固定的特点,首先设计出了一种全新的巡线机器人的机械结构,并对该结构的各个组成部分进行了详细的说明;然后,对巡线机器人的控制系统进行了设计。本体控制系统采用两级分布式计算机控制结构,规划级用于机器人管理和路径规划,直接控制级用于机器人的姿态和运动控制。实验线路上的运行表明,机器人较好地实现了自主越障,能够完成规定的巡检任务。     

内外螺旋管道机器人性能分析和结构参数优化

数值比较了内外螺旋机器人、单节外螺旋机器人和双节外螺旋机器人的轴向推进力、管道壁所受最大压力、液体对机器人的承载力和液体对机器人周向阻力矩与其外壳转速的关系,分析了内螺旋转速和外螺旋转速的变化对机器人轴向推进力的影响以及机器人外螺旋槽结构参数(槽口宽a2、 槽底宽b2、倾角α2、螺旋槽槽深h2、螺纹升角Φ2和螺纹线数n2）对机器人轴向推进力的影响, 并运用正交试验优化方法优化了外螺旋槽结构参数组合。结果表明：内外螺旋机器人单位有效体积的推进力和液体对其的承载力最大;外螺旋参数的变化对机器人性能的影响远大于内螺旋参数的变化对机器人性能的影响;机器人外螺旋槽结构参数和机器人轴向推进力成非线性关系。在管道直径和机器人内外径确定的条件下,一组最优的外螺旋槽结构参数组合为：a2=1.25mm,b2=0.75mm,α2=70°,h2=0.8mm,Φ2=30°,n2=10。     

医疗服务机器人应用与发展研究报告

论文介绍了医疗服务机器人的基本概念、特点、应用与发展,重点阐述了手术机器人、康复机器人、护理机器人、救援机器人与转运机器人的发展与应用.