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。     

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.     

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。     

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。     

自升降带电作业机器人的机构分析

介绍了一种用于500 kV六分裂式导线输电线路的自升降带电作业机器人的结构组成和工作原理,提出了一种八吊臂轮式越障行走机构和自锁式升降机结构,并对行走机构和防滑轮的运动性能进行了分析,同时对自锁式升降机的爬升机构进行了动力学分析.该机器人具有良好的越障、爬坡和自升降性能,可满足500 kV输电线路的巡检和简单维修需要.     

气动式除冰机器人及其运动学分析

针对传统输电线路除冰方法效率低和安全性差的问题,提出了一种气动式输电线路除冰机器人。该机器人采用三臂对称结构,能够在输电线路上高效除冰并越障行走。在此基础上,采用齐次坐标变换法进行机器人的运动学分析,包括机器人运动学正、逆方向的求解,建立了机器人在越障过程中手臂位姿与各关节变量之间的关系,并在ADAMS环境下对机器人跨越悬垂线夹过程进行运动学仿真。仿真结果和线路运行试验验证了机器人越障的可行性。     

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。     

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。     

一种新型三臂式巡线机器人设计

为了保证输电线路的安全稳定运行,需要定期对其进行巡检,针对具有防震锤、悬垂线夹、耐张线夹、带有转弯跳线杆塔的复杂的高压输电线路目前没有应用于实际线路的巡检机器人的问题,设计了一种新型的、具有多种方式越障的三臂机器人。该机器人由旋转副、移动副、行走刹车于一体的前臂与2个具有刹车功能和旋转副的异位随动后臂构成,通过前后臂的配合实现越障巡检的能力。然后针对具有防震锤、悬垂线夹等障碍的输电线路,详细设计了机器人的越障方法,最后建立了巡检机器人的仿真运动模型,通过仿真分析,验证其避障过程,结果表明该机器人机构设计合理、避障样式多样化及越障过程简洁化,因此该机器人具有很好的环境适应性,在保证速度的同时能够安全稳定运行。     

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。     

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。     

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。     

输电线路巡检机器人仿生结构研究

针对传统高压输电线路巡检机器人作业范围小,受障碍物尺寸限制以及不能跨越引流线等问题,通过观察长臂猿手臂和运动特点,结合仿生学原理,提出了一种基于灵长类动物特征的三臂对称分布式高压输电线路仿生机器人,并建立了机器人的虚拟样机。结合ADAMS软件仿真分析了机器人模拟长臂猿在线路行走及跨越引流线过程,并通过实验反复验证,验证了机器人仿生机构的合理性与稳定性,同时机器人能够稳定可靠的跨越线路障碍,具有越障效率高等优点。     

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。     

主从履带复合式越障机器人粘土坡面行走研究

越障机器人成为当今研究的热点,为了研究主从履带复合式越障机器人的行走系统的稳定性,在开发设计的主从履带复合式越障机器人虚拟样机的基础上,对履带接地比压与沉陷深度的关系和履带板与路面间的附着力进行了详细分析,随后详细研究分析了主从履带复合式越障机器人虚拟样机在20°粘土坡面环境中的行走状态。分析得出样机在行驶过程中主履带链轮转矩和从履带链轮转矩的曲线,这些结果分析表明该样机模型设计的正确性,可靠性。     

新型巡线机器人的运动学算法分析

新型巡线机器人单体具有3个转动关节,适用于110kV高压输电线路巡检工作.用常规解法和D-H法分别推导了该机器人的正运动学方程.两种算法推导出的结果实质是一致的.     

输电线路巡检机器人越障控制研究

介绍了超高压输电线路巡检机器人越障控制方法。根据巡检作业任务的要求，采用遥控与局部自主控制相结合的方法,实现了巡检机器人沿线行走及跨越障碍的功能。采用基于单目摄像头定位和视觉伺服的方法，实现了巡检机器人的自主越障控制。实验结果表明，该机器人可沿线行走并自主跨越障碍，从而验证了控制系统设计的有效性与合理性。     

主从履带复合式越障机器人Recurdyn行走研究

为了研究主从履带复合式越障机器人的行走系统的稳定性和可靠性,在开发设计的主从履带复合式越障机器人虚拟样机的基础上,对其履带行走系统的力学系统进行原理分析,随后在多体动力学软件Recurdyn环境中设置各种实际参数,对主从履带复合式越障机器人虚拟样机在平地路面环境中的行走状态进行了仿真分析。从仿真结果中可以得出其基本行驶数据等,这些数据充分验证了该样机模型的正确性、可靠性与稳定性,同时研究结果为优化履带系统的结构奠定了理论基础。     

输电线巡检机器人行走动力特性与位姿分析

根据跨越超高压输电线路障碍物的类型,提出一种新的双臂自主越障巡检机器人机构。该机器人采用复合轮爪机构在架空地线上连续行走并跨越障碍。由于架空地线呈悬链线状,机器人在连续行走过程中会出现上坡和下坡,对行走动力特性的影响非常明显。在上坡时行走电动机提供驱动力矩,在下坡时行走电动机提供制动力矩,以保持匀速巡线。详细分析了机器人在架空地线上行走时所处的加速、匀速、减速和停止的各个状态,驱动机器人所需的驱动力矩以及它们与机构参数之间的关系,并应用优化方法给出各个状态电动机驱动力矩最小时,机器人机构参数对应的最优解,为巡检机器人的设计和控制系统方案的确定提供了理论依据。