高壓輸電線巡檢機器人的機械設(shè)計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計+含ug三維3d建模及3張CAD圖紙+帶任務(wù)書+48頁加正文2.02萬字】-jxsj22

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摘要

隨著機器人的研發(fā)和應(yīng)用范圍逐漸擴大，將機器人技術(shù)使用于高壓線的普通檢測和修護受到技術(shù)學者的學習和研究。巡檢機器人在復雜的輸電線背景下完成檢線任務(wù)，要具有自主完成跨越線路上的各種障礙能力。因此，巡檢機器人的本體結(jié)構(gòu)決定著巡檢機器人的現(xiàn)實功能，也是決定著巡檢機器人實用性和便捷性的關(guān)鍵技術(shù)之一。

所以本文對國外和國內(nèi)刊登的巡檢機器人的機械結(jié)構(gòu)進行了匯總描述，并在熟悉他們的研究后研究出了創(chuàng)新型的檢線機器人的本體結(jié)構(gòu)，本論文以輸電線的相線為工作途徑，使用三手臂加單獨總體箱的形式，機器通過機械臂手輪抓結(jié)構(gòu)懸吊于線路上，可以根據(jù)相線的線路實體，選擇滾動的輪子為行駛方式或者遞進爬行方式實現(xiàn)在線路上移動，遇到線路上的異物時，也可通過三手臂的相互交換運動越過障礙物，繼續(xù)前行。

本論文采用了雙臂在一側(cè)的懸掛是本論文設(shè)計的另一特點，因此在工作時可將機器人懸掛于線路一側(cè)，避免了線路上其他的設(shè)施對機器人線上作業(yè)進行阻擾。本設(shè)計所述巡檢機器人本體結(jié)構(gòu)較簡單明了，容易實施操控和使用，對線路工作的具體實施環(huán)境具有很好的能力去適應(yīng)。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線；巡檢機器人；越障；強度校核；機械手臂；

ABSTRACT

   With the development and application of the robot is gradually expanding, and repair the ordinary detection robot technology used in high-pressure line technology by scholars to study and research. The transmission line inspection robot in complex background check line to complete tasks, with independent ability of various obstacles on the line. Therefore, the body structure of robot's decision a practical function of the inspection robot, but also determines the key technology of inspection robot is practical and convenient.

  So the mechanical structure of the foreign and domestic published inspection robot are summarized and described in the familiar after their research .developed the body structure of wire inspection robot innovative, this paper takes phase transmission lines for the work, the use of three single arm and total body box in the form of the machine through the arm the hand wheel structure of catching suspended in the line, according to phase line entity, the choice of rolling wheels on the road for the realization of online mobile or progressive crawling driving, something on the line, but also through the three arm exchange movement over obstacles, move on.

This paper used the arms is another characteristic of this paper is on the side of the suspension, so the work can be hung on the side of the robot line, to avoid the line of other facilities to block the robot online homework. The design of inspection robot body structure is simple and clear, easy to control and use. The specific implementation environment on line work has a good ability to adapt.

 Key word：High voltage transmission line; inspection robot; obstacle surmounting; strength check; mechanical arm;

目錄

第一章 緒論 1

1.1設(shè)計的背景和意義 1

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 1

1.3國內(nèi)的發(fā)展狀況 4

1.4機器人本體結(jié)構(gòu)需要解決的一些關(guān)鍵問題 6

1.5本文的主要研究內(nèi)容 7

第二章巡檢機器人的工作環(huán)境和原理分析 7

2.1高壓輸電線的特點和組成 8

2.1.1高壓輸電線路的特點 8

2.1.2高壓輸電線路的組成 8

2.2高壓輸電線的巡檢內(nèi)容及原理 10

2.3 高壓線巡檢機器人的設(shè)計要求 12

2.4巡檢機器人整體設(shè)計方案的選擇 12

2.5 本章總結(jié) 15

第三章 高壓線巡檢機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16

3.1巡檢機器人整體設(shè)計方案的選擇 16

3.2柔性臂 17

3.3驅(qū)動部件的選擇 19

3.3.1垂直導軌步進電機的計算選型 20

3.4主要部件的設(shè)計 21

3.4.1滾輪部分 21

3.4.2中手腕部分 22

3.4.3手掌部分 23

3.4.4大臂部分 23

3.4.5小臂部分 24

3.4.6箱體部分 25

3.4.7輪子開合軸 26

3.4.8手腕部分 26

3.4.9搖桿部分 27

3.5.0總體三維設(shè)計圖 28

3.6本章總結(jié) 30

第四章 高壓線巡檢機器人運動分析和強度校核 31

4.1巡檢機器人沿線爬行的運動分析 31

4.2高壓線巡檢機器人越障作業(yè)的運動分析 31

4.2.1跨越防震錘的運動分析 32

4.2.2定臂轉(zhuǎn)動的運動分析 34

4.3主要零部件的強度校核 36

4.3.1絲桿的強度校核 36

4.3.2齒輪的校核 37

4.3.3大臂的強度校核 39

第五章 總結(jié)與展望 41

5.1論文的主要工作和結(jié)論 41

5.2展望 41

致謝 43

參考文獻 44

高壓輸電線巡檢機器人的 機械設(shè)計 學 院：機械工程學院 專 業(yè)：機械工程（礦山機電） 班 級： 13姓 名：晁端陽 指導教師： 張小棟 機械學院本科生畢業(yè)答辯 主要完成工作 分析巡檢機器人的工作環(huán)境和原理 2. 寫說明書 選題價值和意義 高壓輸電線是輸送電力的主要設(shè)施，承擔著電力的傳送任務(wù)，是國家最重要的公共設(shè)施之一。 而高壓輸電線是暴露在外的金屬線路，會受到諸如風吹日曬，雨雪侵蝕等自然損害。如果不及時發(fā)現(xiàn)和排除，很容易對電力系統(tǒng)造成傷害。 以往的高壓線檢測方式主要是人工檢測或直升機檢測，前者效率低后者成本大。所以將機器人技術(shù)應(yīng)用到巡檢線路上是符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的選擇。 國外研究現(xiàn)狀 1988年 1988年 2001年 1988年 1991年 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀 中科院所發(fā)明了一種三手臂的機器人 武漢大學研制的雙臂式巡檢機器人 優(yōu)點：穩(wěn)定，安全性高 優(yōu)點：行動靈活，效率高 缺點：笨重，操控性差 缺點：活動范圍小，作業(yè)面不足 巡檢機器人設(shè)計的技術(shù)要求 機器人的結(jié)構(gòu)緊湊 1 1 1 靈活的移動能力 2 豐富的越障功能 3 4 足夠的承載空間 4 較小的總體質(zhì)量 5 巡檢機器人的方案確定 纜車形式的結(jié)構(gòu) 搖擺臂式結(jié)構(gòu) 手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計 巡檢機器人三維模型 巡檢機器人三維模型 巡檢機器人的各零部件建模 巡檢機器人的各零部件建模 巡檢機器人的零部件設(shè)計 行駛路徑的選擇 以相線作為路徑： 1 1 1 相線是輸電線，質(zhì)量比較好，比較粗，而且在相線上行駛機器人取電也比較方便，承載能力也很強。 缺點：線上復雜，有各種附屬設(shè)備。 以地線作為路徑： 1 1 2 地線上的線路情況比較簡單，沒有過多的附屬設(shè)備。 缺點：不能直接取電。 最終選擇及原因： 1 1 3 第一，地線在相線的上面，機器人的視野比較寬闊。 第二，沒有過多的附屬設(shè)備。機器人跨越的障礙物少。 第三，地線不是電線，避免了對輸電線路的損傷。 高壓線巡檢機器人的運動分析 1 無障礙線路移動 1 小障礙的跨越運動 2 高壓線巡檢機器人的運動分析 大障礙物的跨越 3 視頻分析 主要零部件的強度校核 絲 桿 的 校 核 1 1 1 絲杠承受負載的重量 2 3 4( + M ) = 3 0M M M K G??絲杠平均工作載荷 m = u g = 0 . 0 0 5 3 0 1 0 = 1 . 5F M N??u 取 動摩擦） 計算載荷 Fc = 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 5 = 1 . 8F H K K F N???載荷系數(shù) 取 荷系數(shù) 取 荷系數(shù) 取 算額定動載荷 3a 446 0 0 1 5 0 0 0= 1 . 8 1 4 . 71 . 6 7 1 0 1 . 6 7 1 0 N??? ?? ???????? 主要零部件的強度校核 主要零部件的強度校核 主要零部件的強度校核 總結(jié)與展望 論文主要完成了如下研究工作： （ 1）在分析高壓輸電線所處環(huán)境和機器人作業(yè)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，設(shè)計一種在地線上行走的三手臂機器人結(jié)構(gòu)。巡檢機器人的機械本體有著有多個活動關(guān)節(jié)可以保障機器人能夠在線上順利移動，跨越障礙，攜帶設(shè)備等工作任務(wù)。 （ 2）對機器人的作業(yè)環(huán)境和作業(yè)原理展開了詳細分析，并針對不同的作業(yè)環(huán)境給出了不同的作業(yè)方式，從而為機器人的機械設(shè)計的進一步研究提供了依據(jù)。 （ 3）使用 用 論文主要完成了如下工作： 1 1 1 展望： 1 1 2 （ 1）機器人在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面還要提高和優(yōu)化，機械結(jié)構(gòu)的本體需要更加的緊湊、小巧、靈活。從而可以保護機器人本體受到的損害和腐蝕更小 （ 2）機器人研究的最終目的就是真正的代替人完成高壓線的檢測任務(wù)，在這個過程中要滿足于防塵、防雨雪和電磁兼容的一體化設(shè)計。 目前的研究設(shè)計已為這些工作的開展打下了一定的基礎(chǔ)，隨著機器人各種性能的不斷完善和人們對高壓輸電線路檢測的機器人技術(shù)越來越強烈的要求，相信高壓輸電線巡檢機器人的發(fā)展前景是很廣闊的。 機械學院本科生畢業(yè)答辯 謝謝！ 請各位老師批評指正