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。     

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。     

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。     

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。     

500kV输电线路防冰涂料带电涂装机器人的研发

介绍了500kV架空高压线路防覆冰涂料涂装机器人。该机器人通过独特的双手臂吊挂加两靠轮的结构实现了在四分裂导线上的安全吊挂;用一套越障轮加靠轮的方法实现了机器人自主越障的功能;用涂覆刷总成实现了涂料的均匀涂刷;开发了一套汽油机、蓄电池、电动机/发电机、气泵的组合电源/气源系统,实现了电能的重复利用。     

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。     

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。     

履带机器人越障能力优化

为提高大负载双履带式机器人越障性能,研究了一种搭载重型机械臂的双履带式底盘结构侦查机器人。拥有机械臂的双履带式底盘结构机器人为提高越障能力,可以通过利用改变机械臂姿态来优化越障性能。通过理论计算和仿真分析,得出了不同姿态履带机器人越障过程中所需转矩,及越障后地面对负重轮的冲击力,得出了履带机器人最优的越障姿态。本研究对其他双履带式底盘结构机器人提高越障性能和优化越障效果提供了重要的依据。     

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。     

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。     

一种新型四臂巡检机器人的机械本体设计与越障仿真分析

针对500 k V超高压输电线路四分线的分布特点及巡检要求,介绍了一种新型的四臂巡检机器人的机械结构,利用ADAMS软件对其越障过程进行运动学仿真及运动分析,并通过现场模拟反复实验,验证该机器人不仅能稳定地跨越输电线路上四分裂间隔棒、悬垂线夹及防震锤等障碍,而且具有越障效率高、爬坡能力强等特点。     

水下越障机器人结构设计及越障特性分析

针对海底特殊地形地貌,结合水下机器人行走机构研究现状,设计出一种新型水下行走机器人,并对机器人进行越障性能数学分析.该机器人克服了原有水下机器人易倾覆、越障能力差等缺点,采用前向四杆引导机构做越障引导机构,结合并联伸缩底盘和尾部平衡机构,以及自适应地面的履带足,可以翻越较高台阶和攀爬较大坡度斜坡,大大提高了机器人的越障能力和对复杂地面的适应能力.     

一种新型的关节履带式移动机构及其特性研究

针对现有的关节式移动机器人在越障以及姿态调整上存在的不足,在东华大学变位四履带足行走机构专利的基础上,自行设计研制了一种新型的关节履带式机器人行走机构,通过确立该机器人的越障高度与车体参数之间的关系,并与传统的机器人行走机构进行比较,证明了该行走机构具有很强的越障和姿态调整能力,目前该机构已成功获得专利。     

一种新型输电线路除冰机器人的本体结构设计

针对现有除冰机器人除冰效率较低、运行不稳定等特点,通过对国内外除冰方法的比较,设计了一种新型的输电线路除冰机器人.该机器人采用铣削与敲击复合的除冰方式,并且应用组合切削刀这种新型结构,保证了机器人可以高效、安全的去除线路上的覆冰;通过对组合切削刀切削力的计算保证了切削能力,同时降低了能耗;整个机器人由三臂组成,每只手臂设有摆臂机构和伸缩机构,可以按照规定的路径,通过位姿的调整,实现灵活越障;机器人可以通过对控制箱位置的调整,提高越障时的稳定性.     

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.     

一种双臂四轮输电线路巡检机器人的研制

介绍了一种双臂四轮输电线路巡检机器人系统，机器人系统由地面基站和巡检机器人本体组成，地面控制基站和巡检机器人之间采用无线通讯方式，实现数据与图像的无线传输。详细分析了机构构型及结构特点，机器人由前、后手臂及控制箱体三部分组成，每个手臂上均包括行走机构、翻转机构、俯仰机构、夹紧机构及回转机构，并对机器人跨越防震锤和单悬垂金具等障碍物的越障过程进行了详细分析，采用遥控与局部自主相结合的设计思想，设计了机器人的控制系统，并基于Windows软件平台设计了人机交互平台。试验结果表明机器人具有爬坡角度大，越障能力强，行走时保护性好等优点。     

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。     

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。     

新型电力铁塔攀爬机器人的设计及攀爬步态分析

针对现有电力铁塔攀爬机器人存在的结构复杂、稳定性差、越障能力不足等问题,这里设计了一种新型电力铁塔攀爬机器人并对其攀爬步态进行了分析.通过选取电力铁塔主材上的脚钉为夹持对象,采用机械电磁复合手爪夹持方式等创新性的方法,简化了攀爬机器人的结构,提高了夹持稳定性,解决了避障难题.然后使用Workbench对关键受力部件进行有限元分析并利用Robotics Toolbox对机器人的攀爬过程进行了建模仿真,仿真结果表明攀爬机器人机械结构及攀爬步态设计合理,验证了新型电力铁塔攀爬机器人在实际工作环境中应用的可行性.