【摘要】：高壓輸電線長(zhǎng)期裸露在室外,表面鋁絞線由于自身機(jī)械張力和天氣等原因,易產(chǎn)生磨損、銹蝕、斷裂等不同程度的損傷,并且高壓線路上可能掛附塑料、樹枝、鳥窩等異物。這些破損和異物會(huì)對(duì)電力輸送產(chǎn)生影響,甚至發(fā)生危險(xiǎn),造成電網(wǎng)癱瘓。為保證電力行業(yè)穩(wěn)定持續(xù)地輸送電能,需要對(duì)輸電線路進(jìn)行定期檢修,目前的巡檢方式仍以人工為主,巡檢工人沿線路攀爬,體力消耗大,難度系數(shù)高,危險(xiǎn)系數(shù)高。隨著科技水平的進(jìn)步,各領(lǐng)域逐漸開始機(jī)器人取代人工作業(yè)。目前的電力線路巡檢機(jī)器人線路適應(yīng)性差,爬升能力有限,不具有跨越直線桿塔的功能,且多為地線巡檢機(jī)器人,對(duì)導(dǎo)線的巡檢精度低。本課題設(shè)計(jì)了能用于相線行走的機(jī)器人,并研制出了巡檢機(jī)器人樣機(jī),開展了性能驗(yàn)證。本文首先介紹了巡檢機(jī)器人工作現(xiàn)場(chǎng)的線路特征和巡檢作業(yè)環(huán)境,針對(duì)障礙物特征和技術(shù)指標(biāo),提出了巡檢機(jī)器人的整體設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)了一種能用于相線行走的巡檢機(jī)器人,六手臂機(jī)構(gòu)冗余設(shè)計(jì),加強(qiáng)行走穩(wěn)定性;機(jī)器人本體可伸縮、彎折變形,以適應(yīng)不同類型的線上障礙物;對(duì)機(jī)器人的關(guān)鍵部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核和模態(tài)分析。對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了正逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,工作空間分析和誤差分析,針對(duì)不同類型的障礙物制定了合理的越障步態(tài),并在Adams中對(duì)巡檢機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真,分析了機(jī)器人對(duì)各類障礙物的通過能力。針對(duì)線路坡度不同和巡檢速度變化的動(dòng)態(tài)巡檢工況,分別對(duì)巡檢機(jī)器人的整體和行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了力學(xué)分析。對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的滑移現(xiàn)象進(jìn)行了研究,得出行走最佳滑移率;分析了可能出現(xiàn)的幾種驅(qū)動(dòng)不協(xié)調(diào)情況,并得出了爬坡能力與夾緊力之間的定量關(guān)系。針對(duì)人機(jī)分離的作業(yè)模式,設(shè)計(jì)了分布式的控制系統(tǒng)框架,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的軟、硬件布局,對(duì)機(jī)器人無動(dòng)力切換拐點(diǎn)進(jìn)行了求取。對(duì)巡檢機(jī)器人行走過程中的打滑現(xiàn)象,進(jìn)行了模糊化處理,設(shè)計(jì)了打滑抑制模糊控制器,并在MATLAB中進(jìn)行了模糊關(guān)系仿真。最后,完成了行走組件的加工、裝配及調(diào)試工作。在實(shí)驗(yàn)室搭建了模擬架空相線線路,對(duì)巡檢機(jī)器人的行走組件進(jìn)行了線上行走和爬坡能力測(cè)試等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,本課題的相線巡檢機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)大角度的行走和越障任務(wù)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP242
【圖文】：

常見

但由于續(xù)航，操控和穩(wěn)定性等問題，效果依然不夠理想。a) 線上巡檢 b) 地面巡檢 c) 直升機(jī)巡檢圖1-2 常見巡檢方式隨著科技水平的進(jìn)步，和一線工作者的迫切需要，國(guó)內(nèi)外逐漸開始提出機(jī)器人巡檢的作業(yè)方式[9-12]。國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)的調(diào)研結(jié)果顯示，國(guó)內(nèi) 110kV 及以上輸電線路總里程約 100 萬公里，主干線路規(guī)劃圖如圖 1-3 所示。按每 100 公里配置一臺(tái)計(jì)算，共需要 1 萬臺(tái)巡檢機(jī)器人，加上企業(yè)的需求，巡檢機(jī)器人市場(chǎng)總產(chǎn)值約250 億元。巡檢機(jī)器人可以提高巡檢工作的效率和質(zhì)量，使巡檢工人從艱辛的工作任務(wù)中得到解脫，因此研究線路巡檢機(jī)器人具有重要意義和很大的市場(chǎng)空間。圖1-3 電網(wǎng)規(guī)劃圖目前國(guó)內(nèi)外高壓線巡檢機(jī)器人的研制處于探索階段

巡檢機(jī)器人可以提高巡檢工作的效率和質(zhì)量，使巡檢工人從艱辛的工作任務(wù)中得到解脫，因此研究線路巡檢機(jī)器人具有重要意義和很大的市場(chǎng)空間。圖1-3 電網(wǎng)規(guī)劃圖目前國(guó)內(nèi)外高壓線巡檢機(jī)器人的研制處于探索階段，很多尖端技術(shù)沒有得到

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