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。     

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。     

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。     

除冰机器人仿生双臂交越避障结构及其分析

针对高压输电线路在覆冰导线除冰效率较低且稳定性差的难题,根据灵长类悬臂运动仿生学原理设计了一种新型除冰机器人双臂交越避障结构,主要包括驱动臂、驱动轮、驱动电动机及主控箱等。其中驱动臂包括驱动轮机构、旋转关节以及升降关节;驱动轮机构包括行走轮和除冰轮等,分别用于机器人的前进和除冰。整个驱动臂通过驱动轮悬挂在分裂导线上,驱动轮机构下端通过旋转关节和升降关节相互联接。通过分析阐明了双臂结构交越避障原理,并利用科学软件对结构驱动模型进行仿真。结果表明,该除冰机器人的仿生双臂交越避障结构能有效提高机器人除冰过程中运行稳定性,极大地提高除冰效率。     

新型三臂高压线除冰机器人设计

高压线除冰问题一直是国内外研究的热点问题,高压线除冰机器人是解决高压线除冰问题的有效工具。针对高压线除冰路径的特点,开发了一种能够平稳移动且能够有效越障的新型高压线除冰机器人。该机器人由三个机械手臂和除冰机构组成,手臂上端安装了由电机驱动的轮,可带动机器人在高压线上移动。当遇到高压线上安装的障碍物时,通过控制遇障的手臂旋转来避开障碍物,实现行走和越障功能,通过铣削和敲打实现除冰。     

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。     

高压输电线路带电检修机器人的研制

成功研制了国内首台可重构的输电线路带电检修机器人"Dream-Ⅰ",具有在导线上自主行走及准确定位功能。首先描述了机器人的作业任务及对象,然后设计了机器人通用平台、绝缘子更换末端及引流板螺栓紧固末端,给出了机器人的控制系统,并对机器人的作业规划进行了仿真分析,最后完成了在高压大厅的电场耐压试验和实际线路上的上线试验及试用。实验结果表明,机器人通过更换机械手末端,能带电完成悬式绝缘子更换及引流板螺栓紧固两大作业任务。     

可变形轮腿式机器人行走机构设计与研究

针对当前轮腿式越障机器人的局限性,设计了一种新型的车轮可变结构机器人,该机器人可以在轮腿之间自如切换。介绍了可变结构车轮的工作原理,该机构在平坦地面上运动以轮子模式行走,当遇到障碍物切换为类花瓣模式越过障碍。对车轮在两种模式下的直行与转弯过程进行理论分析,建立了运动学仿真模型,并对模型进行求解。为了验证分析结果,采用Adams软件对车轮的越障过程与复杂路面行走进行了运动仿真。仿真结果表明,设计的车轮结构可行性较高,具有轮式机构的稳定性,同时具有腿式机构较高的越障能力,使机器人可以适应多种复杂的路况环境。     

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。     

矿井救援机器人可变形行走机构设计

针对灾变后矿井下的非结构化环境,以提高机器人的越障能力与增强机器人对地形适应能力为目标,设计出一种矿井救援机器人可变形行走机构。通过对机器人跨越垂直障碍过程的分析建立了机器人越障过程的动力学模型。在此基础上,通过ADAMS进行运动仿真,模拟机器人在平面行走的情况以及爬越台阶的运动情况。仿真结果表明:本救援机器人可变形行走机构具有良好的越障能力,同时建立机器人3D打印样机并进行实验验证,实验表明:机器人具有良好的越障能力、较强的环境适应能力、结构紧凑、转向灵活等特点,进一步验证了机构的可行性和越障原理的正确性,为矿井救援机器人的进一步研究提供了理论依据。     

六轮全地形移动机器人越障性能分析与仿真

针对六轮全地形移动机器人悬架机构的结构特点,构建了机器人越障过程动力学模型,对机器人的越障性能进行了分析并利用ADAMS进行了动力学仿真。首先对机器人前轮、中轮、后轮的越障过程进行了分析,进而基于达朗贝尔原理建立了机器人越障过程的动力学模型并进行了动力学分析,得出了机器人运动状态对电机输出力矩的影响。然后基于ADAMS仿真软件构建了机器人的仿真模型并进行动力学仿真,为机器人电机选型奠定了理论基础。最后移动机器人越障性能实验表明,六轮全地形移动机器人可以爬越楼梯等垂直障碍,为提高机器人适应复杂地形环境的能力提供理论依据。     

多足机器人的设计与仿真分析

运动的平稳性和爬坡能力是多足机器人的重要性能指标,利用虚拟样机技术做运动学仿真分析来验证该装置的合理性,并对其做步态规划和运动学分析。基于仿真模型,分别对多足仿生机器人的行走能力、爬坡能力和越障能力进行仿真分析。通过对仿真结果的分析得出该多足仿生机器人具有跨距大、幅度高和速度波动小等特点,具备25°以下的爬坡能力和良好的地形适应性。从而验证了此种多足仿生机器人设计的合理性和可靠性。     

一种四足多模式移动机器人的设计与仿真

为满足在多种地形下更好地完成任务的需求,设计了一种具有行走模式、越障模式和半折叠模式、并可根据不同地形改变运动模式的四足多模式移动机器人。当机器人处于行走模式时,可在普通较平坦路面行走;处于越障模式时,可通过提升腿部高度翻越障碍物;处于半折叠模式时,通过平台的折叠,可缩短轴距,用于较狭窄路况。利用螺旋理论对机构的平台以及腿部进行了自由度分析;运用D-H参数法求解了四足机器人的正运动学方程;利用Adams仿真软件对机器人的3种模式进行了仿真。结果表明,该机器人可完成行走、越障、半折叠平台通过一定宽度通道的任务,实现了机器人的多运动模式。     

基于非常规步态的六足机器人运动控制方法研究

重型六足机器人惯性大,行走在凸包或凹坑地形时易发生失稳,需要机器人在触障或踏空后结合本体传感器信息快速进行反射运动避免失稳。利用非常规步态,改变机器人的迈腿相序,规划反射运动轨迹,并利用阻抗控制对受到力冲击的足进行动态力位调整,实现机器人的顺利越障跨沟,保证机器人的稳定行走。仿真结果验证了基于非常规步态的控制方法可以有效地实现六足机器人的越障和跨沟运动。     

一种高压线巡检机器人的设计研究

针对高压线路检修困难的现状,设计了一种高压线巡检机器人。机器人能在电线上越障行走,以检查高压线路上可能出现的隐患问题。介绍了机器人的机构组成与设计,在Pro/E中建立了机器人的三维模型。应用ADAMS模拟高压线上真实环境对机器人进行了仿真测试,分析了机器人通过障碍物与爬坡的情形。制作实物进行了实验,实验结果符合预期要求。     

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.     

仿人机器人越障步态控制研究

为了解决仿人机器人在复杂路面的行走问题,提出了一种具有几何约束的机器人越障过程步态规划方法.首先建立其运动学模型,然后分析各个关键阶段机器人的姿态,计算出各关键姿态关节角度的变化,从而规划出机器人越障的整个过程.运用三次样条插值的方法使得各个关键姿态之间各关节运动平滑稳定,并根据规划中的各个运动过程利用MATLAB仿真,获得机器人在越障过程中各个关节的运动轨迹,并通过试验验证,对整个过程中力值以及压力中心进行实时检测,证明在整个越障过程中机器人的压力中心始终落在其双脚支撑区域,从而说明试验方法的正确性.     

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。     

悬挂行走式高压线除冰越障机器人的设计

通过对高压线除冰技术的分析,重点研究了高压线除冰技术中机械除冰方式的实现方法,通过大量的设想与实践,确定了高压线除冰机械装置的比较有效机构。设计了悬挂行走式高压线除冰越障机器人加强除冰能力。有助于在冰冻或大雪之后高压线上的冰块等破除,防止危险的产生。而且此机器人自行控制,减少了人力,提高了效率。     

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.