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电力工业关系到国民经济的发展、社会秩序的稳定和人民群众的正常生活。高压架空输电线路的安全运行是远距离输电的保障。由于这些架空线路长期暴露在野外,受人为因素破坏以及恶劣天气影响,再加上线路材料老化,常常会出现损伤。如不及时修复更换,原本微小的破损和缺陷就可能扩大,最终导致严重事故。因此,必须对输电线路进行定期巡视检查,及时发现和消除隐患,预防事故的发生,确保供电安全。
目前,常见的线路巡检大多采用人工巡线、车辆巡线和直升机巡线。人工巡线主要靠供电局维护人员用肉眼或望远镜察看。巡线效率低,劳动强度大,还受地理环境、天气状况、作业人员经验和个人素质等因素的影响,有些隐患也不容易被发现,还常常出现漏检和错检。而森林疾病及野生动物,也会对维护人员人身安全造成威胁,因此常常“无计可施”;车辆巡线受地面交通的限制,遇到跨河或者深山中的线路,很多地方无法实现车辆巡线;直升机巡线不仅可以减少人力,效率也比较高,但其不足在于,成本较高,且很难达到需要的巡视精度。因此,采用巡线机器人来代替人工巡检已成为大势所趋。这对提高电力部门自动化作业程度,减轻巡检人员劳动强度,提高巡检人员工作安全条件及提高巡检质量都有及其重要的意义。
本文在对现有同类产品进行分析研究的基础上,通过一种新型的越障行走机构——四轮耦合夹持行走机构,实现快速自动地越障,主要完成了以下工作:
1.机器人的总体设计:分析机器人的工作环境及工作要求,确定其越障行走方案,对机器人越障行走结构进行初步设计;
2.机器人的结构设计:根据确定的越障行走方案,完成巡线机器人越障行走机构的结构设计,建立了机器人的三维实体模型;
3.静力学分析:机器人本体的质量特性;分析其静力平衡条件并进行平衡配重;应用有限元方法对对关键部件进行静力学计算,以检验其是否满足强度、刚度条件;铰链机构的受力分析;
4.工艺分析:对巡线机器人部分零件进行工艺设计,为日后样机制作提供依据。