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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
題目:自動(dòng)檢線(xiàn)機(jī)構(gòu)功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2012 年 12 月 24 日
1.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)綜述(題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況)
1.1課題的背景
在電力輸送過(guò)程當(dāng)中,往往會(huì)出現(xiàn)由于局部電阻過(guò)大而導(dǎo)致線(xiàn)路局部過(guò)熱等會(huì)對(duì)輸電線(xiàn)路造成致命危害的故障,因此需要對(duì)超高壓線(xiàn)路進(jìn)行人工沿線(xiàn)逐塔巡視,危險(xiǎn)性極大。針對(duì)這一情況,本課題旨在設(shè)計(jì)一種檢線(xiàn)機(jī)器人,以改善工程測(cè)量人員特別是高壓輸電線(xiàn)路監(jiān)測(cè)人員的工作條件、提高工作效率 。
1. 1.2研究的意義
高壓輸電線(xiàn)路是電力系統(tǒng)的動(dòng)脈,其安全運(yùn)行越來(lái)越受到各級(jí)部門(mén)的重視。輸電線(xiàn)路不僅要承受固有機(jī)械載荷和電力負(fù)荷的內(nèi)部壓力,而且還要經(jīng)受自然環(huán)境的各種外部侵害,如:腐蝕、污穢、雷擊、強(qiáng)風(fēng)、洪水、滑坡、沉陷、地震和鳥(niǎo)害等,以及人為的破壞。隨著時(shí)間的日積月累,勢(shì)必造成線(xiàn)路上出現(xiàn)各種故障,如:接觸電阻增大、導(dǎo)線(xiàn)斷股、避雷線(xiàn)斷裂、桿塔傾斜、絕緣子閃爍、金具脫落,如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除,將對(duì)電力系統(tǒng)構(gòu)成災(zāi)難性的危害。為保證輸電線(xiàn)路安全穩(wěn)定運(yùn)行,需要對(duì)輸電線(xiàn)路進(jìn)行仔細(xì)的巡查以防止意外情況發(fā)生。在我國(guó),超高壓輸電線(xiàn)路的巡檢、維護(hù)基本上采用人工沿線(xiàn)逐塔巡視的作業(yè)方式,勞動(dòng)強(qiáng)度大,費(fèi)用多且危險(xiǎn)性較高。電力部門(mén)迫切需要取代人力進(jìn)行線(xiàn)路維護(hù)的巡檢設(shè)備。研制巡檢機(jī)器人應(yīng)用于超高壓輸電線(xiàn)路的巡檢作業(yè),不僅可以減輕巡檢作業(yè)強(qiáng)度,降低費(fèi)用,而且可以提高巡檢作業(yè)質(zhì)量和管理技術(shù)水平。迄今為止,國(guó)內(nèi)外對(duì)于超高壓輸電線(xiàn)巡檢機(jī)器人的研究還處于研制階段,尚無(wú)成熟的產(chǎn)品應(yīng)用于輸電線(xiàn)路巡檢作業(yè)。本項(xiàng)目擬完成一臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的110kV超高壓輸電線(xiàn)路巡檢機(jī)器人實(shí)用樣機(jī),本項(xiàng)目的研究對(duì)于提高電力部門(mén)自動(dòng)化作業(yè)程度,獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益具有重要的意義。該樣機(jī)可以應(yīng)用于110kV超高壓輸電線(xiàn)路巡檢作業(yè),其主要功能包括:巡檢機(jī)器人能夠在線(xiàn)路上一擋內(nèi)沿架空地線(xiàn)自主行走,其上攜帶的攝像機(jī)和紅外熱像儀作為檢測(cè)裝置,用于檢測(cè)輸電設(shè)備(輸電線(xiàn)、防震錘、絕緣子及桿塔)的損傷情況,并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)及圖像信息經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)發(fā)送到地面基站,地面基站可以接收、存儲(chǔ)及顯示巡檢機(jī)器人發(fā)回來(lái)的數(shù)據(jù)和圖像資料,對(duì)機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)具有遠(yuǎn)程控制和檢測(cè)能力。超高壓線(xiàn)路維護(hù)的費(fèi)用昂貴,以1lOkV的超高壓線(xiàn)路為例,輸電線(xiàn)路全長(zhǎng)已超過(guò)27000公里,在現(xiàn)行的維護(hù)管理模式下,超高壓線(xiàn)路的運(yùn)行費(fèi)用由人員工資及工資附加費(fèi)、日常維護(hù)費(fèi)、大修費(fèi)和技改費(fèi)組成。根據(jù)國(guó)家電力公司1999年對(duì)國(guó)內(nèi)超高壓運(yùn)行單位的調(diào)查報(bào)告,線(xiàn)路巡視成本為每公里每年為n13780-4680元,若以4200元計(jì)算,則常規(guī)巡檢年巡檢總費(fèi)用約為11340萬(wàn)元。在2010年前后,隨著三峽電力外送、西電東送、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)工程的實(shí)施,我國(guó)中部、北部、南部三個(gè)跨大區(qū)電網(wǎng)和全國(guó)聯(lián)網(wǎng)已基本形成。2010年以后,按照國(guó)家“西電東送”電力可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略部署,適時(shí)開(kāi)發(fā)金沙江流域的水電站,并建設(shè)直流輸電系統(tǒng)送至華東、華中電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。隨著電力體制改革和電力運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)化程度的提高,研制技術(shù)先進(jìn),性能優(yōu)越的輸電線(xiàn)路巡檢裝備已成為急需解決的問(wèn)題,因而超高壓輸電線(xiàn)路巡檢機(jī)器人具有強(qiáng)烈的市場(chǎng)需求,產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。
1.3國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀
高壓輸電線(xiàn)路檢測(cè)主要包括人工巡檢、高空巡檢和機(jī)器人巡檢三種。在我國(guó)目前大部分的巡檢任務(wù)都是通過(guò)人工巡檢來(lái)完成的。人工巡檢主要是依靠人工沿輸電線(xiàn)路步行或借助其他交通工具巡檢,其缺點(diǎn)包括:
a)人工沿線(xiàn)巡檢受地形條件限制。
b)巡檢的數(shù)據(jù)由于是人工注釋?zhuān)虼藬?shù)據(jù)不是很充分。
c)執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)花費(fèi)的時(shí)間很長(zhǎng),每次巡檢還需要攀越各類(lèi)塔架。
d)在今天的技術(shù)條件下,一些技術(shù)被用來(lái)作為檢測(cè)方法,最大的進(jìn)步就是利用熱敏照相機(jī)來(lái)檢測(cè)過(guò)熱點(diǎn)。在人工巡檢情況下,偶爾的光線(xiàn)會(huì)誤導(dǎo)巡檢者,另外,塔的高度限制了能夠檢測(cè)到更詳細(xì)的過(guò)熱點(diǎn)。高空巡檢是采用借助直升機(jī)或無(wú)人航天飛機(jī)在高空來(lái)完成巡檢任務(wù),這種巡檢方式可以降低由于地形所帶來(lái)的影響。但缺點(diǎn)也很明顯,主要包括:
a)記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)仍然比較困難。
b)所有的檢測(cè)工作都是在飛行階段完成的,因此增加了飛行的時(shí)間從而增加了檢測(cè)的成本。此外,對(duì)于無(wú)人航天飛機(jī)巡檢造價(jià)更高,要求的技術(shù)問(wèn)題更為復(fù)雜,國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域暫時(shí)還沒(méi)有研究。由于這種巡檢方式成本過(guò)高,技術(shù)復(fù)雜,因此不具有可推廣性。
高壓巡檢機(jī)器人的顯著特點(diǎn)是可以自動(dòng)跨越桿塔實(shí)現(xiàn)桿塔間的連續(xù)巡檢,完成跨越線(xiàn)路障礙物,這種機(jī)器人可以節(jié)省大量的物力和人力,而且安全系數(shù)更高。巡檢機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)80年代末,日本、加拿大、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家先后開(kāi)展了巡檢機(jī)器人的研究工作。
1.3.1國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
目前國(guó)內(nèi)關(guān)于巡檢機(jī)器人的研究主要集中在高校和研究所內(nèi)。這其中包括有武漢大學(xué)、山東大學(xué)、中科院自動(dòng)化研究所和沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所等。山東大學(xué)申請(qǐng)的專(zhuān)利200510042569.517J(申請(qǐng)日:2005.03.18)為沿110kV輸電線(xiàn)路自主行走的機(jī)器人及其工作方法,由機(jī)器人本體、控制裝置、傳感器、檢測(cè)裝置和無(wú)線(xiàn)圖像傳輸設(shè)備組成;控制裝置和無(wú)線(xiàn)圖像傳輸設(shè)備安裝在機(jī)器人本體中間的控制箱內(nèi),位置傳感器安裝在機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)的末端,測(cè)距傳感器和檢測(cè)障礙用的視覺(jué)傳感器CCD安裝在每只手的前方,檢測(cè)裝置包括高速球攝像機(jī)和熱成像儀通過(guò)云臺(tái)與機(jī)器人本體相連。能夠在110kV輸電線(xiàn)路上平穩(wěn)行走,自主地跨越輸電線(xiàn)上的各種障礙,代替人進(jìn)行輸電線(xiàn)路的巡檢工作,減輕輸電線(xiàn)路巡檢的工作量,提高工作效率和檢測(cè)的精度,達(dá)到確保輸電線(xiàn)路安全運(yùn)行的突出特點(diǎn)。這種機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是:由于采用了三臂的結(jié)構(gòu),這樣無(wú)形地增加了機(jī)器人的重量;此外,該機(jī)器人所實(shí)現(xiàn)的跨越障礙物的跨距有限,因此不能爬越耐張塔這種桿塔。
中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所申請(qǐng)的發(fā)明專(zhuān)利200410020490.818J(申請(qǐng)日:2004.04.30)涉及一種超高壓輸電線(xiàn)巡檢機(jī)器人機(jī)構(gòu)。它由移動(dòng)車(chē)體、后手臂、前手臂組成,其中:移動(dòng)車(chē)體由本體和行走輪組成,行走輪通過(guò)水平轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副安裝在本體上,并與線(xiàn)路相抓持,本體通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副分別與前、后手臂相連,手臂末端為手爪;所述前手臂、后手臂結(jié)構(gòu)相同,其中每一手臂由上臂、下臂兩部分組成,上臂為連桿及滾珠絲杠與滑塊組合結(jié)構(gòu),通過(guò)水平轉(zhuǎn)動(dòng)副與下臂相連接,下臂為大行程伸縮機(jī)構(gòu)。該發(fā)明工作空間大、重量輕、能耗低且越障能力強(qiáng)。這種機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)也是由于采用了三臂結(jié)構(gòu),所實(shí)現(xiàn)的跨越障礙物的跨距有限,因此不能爬越耐張塔這種桿塔。
1.3.2國(guó)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
巡檢移動(dòng)機(jī)器人利用一對(duì)驅(qū)動(dòng)輪和一對(duì)夾持輪沿地線(xiàn)(OPOW)爬行,能跨越地線(xiàn)上防震錘、螺旋減震器等障礙物。遇到線(xiàn)塔時(shí),機(jī)器人采用仿人攀援機(jī)理,先展開(kāi)攜帶的弧形手臂,手臂兩端勾住線(xiàn)塔兩側(cè)的地線(xiàn),構(gòu)成一個(gè)導(dǎo)軌,然后本體順著導(dǎo)軌滑到線(xiàn)塔的另一側(cè);待機(jī)器人夾持輪抱緊線(xiàn)塔另一側(cè)的地線(xiàn)后,將弧形手臂折疊收起,以備下次使用。該機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制是把線(xiàn)塔和地線(xiàn)的資料數(shù)據(jù)(線(xiàn)塔的高度、位置,地線(xiàn)長(zhǎng)度,線(xiàn)路上附件數(shù)量等)預(yù)先編制好程序輸入機(jī)器人,因此不具有很好的自主性;此外該機(jī)器人是將探測(cè)數(shù)據(jù)記錄到磁帶上,等巡檢完一個(gè)階段再取下進(jìn)行分析數(shù)據(jù),也不具有控制的實(shí)時(shí)性。1990年日本法政大學(xué)的Hide Na等人開(kāi)發(fā)了電氣列車(chē)饋電電纜巡檢機(jī)器人,機(jī)器人采用多關(guān)節(jié)小車(chē)結(jié)構(gòu)和“頭部決策,尾部跟隨”的仿生控制體系,以10om/s的速度沿電纜平穩(wěn)爬行,并能跨越分支線(xiàn),絕緣子等障礙物。 機(jī)器人由六對(duì)左右對(duì)稱(chēng)、相互聯(lián)結(jié)的小車(chē)組成,每個(gè)單體小車(chē)有兩個(gè)電機(jī),一個(gè)用于行走驅(qū)動(dòng),另一個(gè)用于控制聯(lián)結(jié)前后小車(chē)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角;左右小車(chē)采用具有自保安功能的磁鎖系統(tǒng)聯(lián)結(jié)。磁鎖系統(tǒng)永久磁鐵將左右小車(chē)?yán)卫捂i緊,使兩車(chē)橡膠驅(qū)動(dòng)輪抱住饋電電纜,由行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)沿電纜平穩(wěn)爬行。當(dāng)機(jī)器人遇到分支線(xiàn),絕緣子等障礙物時(shí),每對(duì)小車(chē)上磁鎖系統(tǒng)中的電磁鐵通電,順次將磁鎖打開(kāi),機(jī)器人再改變兩側(cè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角,使左右小車(chē)分開(kāi)。小車(chē)依次通過(guò)障礙物后,控制兩側(cè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)使左右小車(chē)合攏,電磁鐵斷電,磁鎖再次鎖緊,機(jī)器人恢復(fù)正常行走狀態(tài)。東京電力公司的Sawada等人研制了光纖復(fù)合架空地線(xiàn)一的直線(xiàn)型桿塔間的巡檢是比較方便的,但不具有在多種類(lèi)型桿塔間爬行的功能。加拿大魁北克水電研究院的Serge Montambault等人2000年開(kāi)始了HQLineROVer遙控小車(chē)16J的研制工作。 遙控小車(chē)起初用于清除電力傳輸線(xiàn)地線(xiàn)上的積冰,逐漸發(fā)展為用于線(xiàn)路巡檢、維護(hù)等多用途移動(dòng)平臺(tái)。第三代原型機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊(23X 17X12cm),僅重25kg,驅(qū)動(dòng)力大,抗電磁干擾能力強(qiáng),能爬52。的斜坡,通信距離可達(dá)1km。小車(chē)采用靈活的模塊化結(jié)構(gòu),安裝不同的工作頭即可完成架空線(xiàn)視覺(jué)和紅外檢查、壓接頭狀態(tài)評(píng)估、導(dǎo)線(xiàn)和地線(xiàn)更換、導(dǎo)線(xiàn)清污和除冰等帶電作業(yè),已在工作電流為800A的315kV電力線(xiàn)上進(jìn)行了多次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。但是,HQ LineROVer無(wú)越障能力,只能在兩線(xiàn)塔間的電力線(xiàn)上工作。目前,研究組正在開(kāi)發(fā)具有越障功能的自治移動(dòng)小車(chē)。
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1主要內(nèi)容和要求
針對(duì)目前的高壓輸電線(xiàn)路容易出現(xiàn)的問(wèn)題,所設(shè)計(jì)的巡檢機(jī)器人要求能以一定的速度沿地線(xiàn)爬行,并能跨越防振錘、耐張線(xiàn)夾、懸垂線(xiàn)夾等常規(guī)障礙物,還必須能翻越各種類(lèi)型的桿塔,利用機(jī)器人攜帶的傳感儀器對(duì)輸電線(xiàn)路實(shí)施接近檢測(cè)。其主要收集的信息包括:
2.1.1輸電線(xiàn)路組件(包括線(xiàn)跨距和桿塔)的狀態(tài)信息:包括絕緣子、防振錘等。通過(guò)分析來(lái)判斷其是否處于異常狀態(tài)或已經(jīng)損壞。
2.1.2沿高壓線(xiàn)路通道信息(平行、交差、環(huán)境):沿線(xiàn)植物、建筑物、地上的運(yùn)動(dòng)物,以此來(lái)判斷這些是否靠近輸電線(xiàn)而使其處于危險(xiǎn)狀態(tài)中。
2.1.3熱信息:檢測(cè)出可能的局部過(guò)熱點(diǎn),來(lái)推斷線(xiàn)路的不同載荷水平。以建立線(xiàn)路的高性能。
所設(shè)計(jì)的巡檢機(jī)器人必須遵循三原則:提高檢測(cè)的效率、降低成本和提高檢測(cè)質(zhì)量。
2.2擬采用的研究方案
2.2.1檢線(xiàn)機(jī)器人必須滿(mǎn)足的技術(shù)要求
滾動(dòng)行駛速度:5km/h
滾動(dòng)坡度: 150
爬行速度: 200m/h
爬行坡度: 900
跨越防振錘的時(shí)間:約3min
跨越直線(xiàn)夾的時(shí)間:約3min
跨越耐張線(xiàn)夾的時(shí)間:約8min
總重量(不含地面遙控/接收移動(dòng)站):30kg
2.2.2分析檢線(xiàn)機(jī)器人的工作原理
分析檢線(xiàn)機(jī)器人的工作原理從而進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),研究的主要內(nèi)容包括機(jī)械人的自由度的確定,坐標(biāo)形式的選擇、驅(qū)動(dòng)方式的選擇,以及手爪,手臂,連接架等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
2.3擬采用方案
2.3.1傳動(dòng)方式的選擇
直接連接傳動(dòng):驅(qū)動(dòng)源或帶有機(jī)械傳動(dòng)裝置直接與關(guān)節(jié)相連;遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng):驅(qū)動(dòng)源通過(guò)遠(yuǎn)距離機(jī)械傳動(dòng)后與關(guān)節(jié)相連。間接驅(qū)動(dòng):驅(qū)動(dòng)源經(jīng)一個(gè)速比遠(yuǎn)大于一的機(jī)械傳動(dòng)裝置與關(guān)節(jié)相連。直接驅(qū)動(dòng):驅(qū)動(dòng)源不經(jīng)過(guò)中間環(huán)節(jié)或經(jīng)過(guò)一個(gè)速比等于一的機(jī)械傳動(dòng)這樣的中間環(huán)節(jié)與關(guān)節(jié)相連。根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用直接驅(qū)動(dòng),沒(méi)有遠(yuǎn)距離傳動(dòng)的必要。
2.3.2驅(qū)動(dòng)方式的選擇
機(jī)器人驅(qū)動(dòng)裝置是帶動(dòng)各個(gè)關(guān)節(jié)到達(dá)指定位置的動(dòng)力源。通常動(dòng)力是直接或經(jīng)電纜、齒輪箱或其他方法送至各個(gè)關(guān)節(jié)。目前使用的主要有三種驅(qū)動(dòng)方式:液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)以高壓油作為工作介質(zhì),可以實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或者是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是閉環(huán)或者是開(kāi)環(huán)的。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是能得到較大的出力,工作壓力通常達(dá)14Mpa,但是液壓元件造價(jià)高昂,而且容易泄露污染環(huán)境,而且必須配備專(zhuān)用的液壓閥,儲(chǔ)油罐,體積龐大。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的工作介質(zhì)是高壓空氣,氣動(dòng)控制閥簡(jiǎn)單、便宜、操作簡(jiǎn)單、易于編程,可以完成大量的點(diǎn)位搬運(yùn)操作任務(wù),但是缺點(diǎn)是氣壓伺服難以實(shí)現(xiàn)高精度控制,只能用在滿(mǎn)足低精度的場(chǎng)合。故本機(jī)械手采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、使用維修方便、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),這也是現(xiàn)代機(jī)器人應(yīng)用最多的驅(qū)動(dòng)方式。電機(jī)可以選擇步進(jìn)電機(jī)或直流伺服電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有成本低,控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),但是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)屬于開(kāi)環(huán)控制,精度較低。而直流伺服電機(jī)能構(gòu)成閉環(huán)控制,精度高,額定轉(zhuǎn)速高。
根據(jù)作業(yè)環(huán)境要求,本課題機(jī)器人行進(jìn)機(jī)構(gòu)采用輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)與步進(jìn)式蠕動(dòng)爬行機(jī)構(gòu)兩種方式。
2.3.3傳動(dòng)件定位
電氣開(kāi)關(guān)定位:利用電氣開(kāi)關(guān)作行程檢測(cè)元件,當(dāng)機(jī)械人運(yùn)行到定位點(diǎn)時(shí),行程開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào),切斷動(dòng)力源或接通制動(dòng)器,從而使機(jī)械人獲得定位。機(jī)械擋塊定位:在行程終點(diǎn)設(shè)置機(jī)械擋塊,當(dāng)機(jī)械手減速運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)時(shí),緊靠擋塊而定位。伺服定位系統(tǒng):電氣開(kāi)關(guān)定位于機(jī)械擋塊定位只適用于兩點(diǎn)或多點(diǎn)定位,而伺服定位可以實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)定位,適用于連續(xù)軌跡控制。
經(jīng)過(guò)比較,選用伺服定位。
2.3.4連接桿設(shè)計(jì)
連接機(jī)構(gòu)主要是用來(lái)將手爪機(jī)構(gòu)與手輪機(jī)構(gòu)連接起來(lái)并且可以調(diào)節(jié)手爪機(jī)構(gòu)的高度姿態(tài),由于高壓線(xiàn)屬于柔性體,這樣在機(jī)器人運(yùn)行階段可以適當(dāng)調(diào)節(jié)該連接機(jī)構(gòu)以使夾爪能抓緊導(dǎo)線(xiàn)。在這里我采用了一對(duì)蝸輪蝸桿連接,在該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中,蝸輪固定,蝸桿跟電機(jī)減速器連接,蝸桿在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)。從而帶動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)沿手輪機(jī)構(gòu)水平軸旋轉(zhuǎn)。
2.3.5手部的設(shè)計(jì)
手部既直接與工件接觸的部分,一般是回轉(zhuǎn)型或平動(dòng)型(多為回轉(zhuǎn)型,因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單)。手部多為兩指(也有多指);根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種;也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤(pán)(主要用于可吸附的,光滑表面的零件或薄板零件)和電磁吸盤(pán)。
傳力機(jī)構(gòu)形式較多,常用的有:滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。本次設(shè)計(jì)的手部選擇夾持類(lèi)回轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)手部。
2.3.6臂部的設(shè)計(jì)
手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部(包括工作或夾具),并帶動(dòng)他們做空間運(yùn)動(dòng)。
臂部運(yùn)動(dòng)的目的:把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)(方位),則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此,一般來(lái)說(shuō)臂部具有三個(gè)自由度才能滿(mǎn)足基本要求,即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降運(yùn)動(dòng)。
本課題要求機(jī)器人手臂能達(dá)到工作空間的任意位置,同時(shí)要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,容易控制。由于在同樣的體積條件下,關(guān)節(jié)型機(jī)器人比非關(guān)節(jié)型機(jī)器人有大得多的相對(duì)空間(手腕可達(dá)到的最大空間體積與機(jī)器人本體外殼體積之比)和絕對(duì)工作空間,結(jié)構(gòu)緊湊,同時(shí)關(guān)節(jié)型機(jī)器人的動(dòng)作和軌跡更靈活,因此該機(jī)器人采用關(guān)節(jié)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。
3.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃(按周次填寫(xiě))
1—3周:調(diào)研并收集資料;
3—6周:確定設(shè)計(jì)方案和整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn);
7—11周:完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算;
12—15周:完成檢線(xiàn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)總裝配圖;
16-18周:完成論文撰寫(xiě),準(zhǔn)備答辯。
5 指導(dǎo)教師意見(jiàn)(對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn))
指導(dǎo)教師: 年 月 日
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