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除冰机器人机构的控制系统设计说明书[带图纸].doc

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除冰机器人机构的控制系统设计说明书[带图纸].doc

除冰机器人的设计摘要如今对输电线路实施除冰是防止冰灾的有效途径,如何具体的除冰方法则应用了除冰机器人,除冰机器人造价低,工作效率高,安全可靠,能够实现在线除冰作业,不影响电力的输送,是一项很有发展前景的课题。目前机器人在高压输电线路上的应用主要是线路巡检。而对线路除冰的应用还鲜有研究。本文对除冰机器人本体设计、越障规划。主要研究内容如下。首先,在分析了输电线路结构和除冰作业要求的基础上,指出现有巡线机器人结构运用到除冰作业中的缺陷,设计了一种除冰机器人本体机构,并对其越障的动作进行了规划。所选的减速器和电机仍能满足要求,从而证明了除冰机器人的合理性,为了保证电力系统的可靠性,提高高压输电线除冰的效率,减少损失,维护工人的安全,开发一种可以替代或部分替代工人进行除冰作业的新型设备一直是国内外相关研究的热点。因此,研制安全有效的除冰机械以代替人进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。关键词除冰机器人;机构设计;电动机;越障规划ABSTRACTNOWONTHETRANSMISSIONLINEICINGISTOPREVENTTHEIMPLEMENTATIONOFICEDISASTERINANEFFECTIVEWAY,HOWSPECIFICDEICINGMETHODISAPPLIEDTHEDEICINGROBOT,DEICINGROBOTHASTHEADVANTAGESOFLOWCOST,HIGHWORKEFFICIENCY,SAFETYANDRELIABILITY,CANREALIZEONLINEDEICINGOPERATION,DOESNOTAFFECTTHETRANSMISSIONOFELECTRICITY,ISAPROMISINGSUBJECTTHECURRENTROBOTONHVPOWERTRANSMISSIONLINESISMAINLYAPPLIEDTOTRANSMISSIONLINEINSPECTIONONLINEDEICINGAPPLICATIONISLITTLERESEARCHTHEDEICINGROBOTDESIGN,PLANNING,NEGOTIATIONDYNAMICSANALYSISARESTUDIEDTHEMAINRESEARCHCONTENTSAREASFOLLOWSFIRSTLY,ONTHEANALYSISOFTHETRANSMISSIONLINESTRUCTUREANDDEICINGOPERATIONONTHEBASISOFTHEREQUIREMENTSOFINSPECTIONROBOTFORPOWERTRANSMISSIONLINES,DESIGNAKINDOFDEICINGROBOTBODYMECHANISM,ANDTHEOBSTACLEOFACTIONPLANNINGIMPROVETHEHIGHVOLTAGETRANSMISSIONLINEDEICINGEFFICIENCY,REDUCETHELOSS,MAINTAINTHESAFETYOFWORKERS,THEDEVELOPMENTOFAREPLACEMENTORPARTIALREPLACEMENTWORKERSWEREDEICINGOPERATIONOFNEWEQUIPMENTHASBEENINTHEDOMESTICANDFOREIGNRELATEDRESEARCHTHEREFORE,THEDEVELOPMENTOFSAFEANDEFFECTIVEDEICINGMACHINETOREPLACETHEHUMANTOLEADDEICINGANDHASBETTERAPPLICATIONPROSPECTANDPRACTICALSIGNIFICANCEKEYWORDSDEICINGROBOT;MECHANISMDESIGN;MOTOR;RIGIDFLEXIBLECOUPLINGDYNAMICS目录摘要11引言111问题的提出及研究意义112国内外研究现状113工业机器人的发展史214导线覆冰的原因32高压输电线路的覆冰421不规则覆冰和不同期脱冰422除冰的方式方法423输电线路的抗冰53除冰机器人机构731除冰机器人种类7311线缆除冰机器人7312可跨跃障碍多分裂机器人8313电力设施的微波除冰装置932前端多环铣刀9321成型铣刀的结构参数10322成型铣刀截面的计算1333机械升降平台14331升降平台的机械结构形式14332升降平台零件设计1534电机的选择17341升降步进电机17342回转驱动电机194控制系统的设计2141机器人的控制系统2142基于运动卡的控制系统的建立22421总体方案的确定22422机器人控制工作原理2343软件编程语言的特点2444指令系统2445运动控制程序运行过程的简介25参考文献26致谢27中国地质大学长城学院2012届毕业设计11引言11问题的提出及研究意义现如今西南的很多地方出现了连续的低温雨雪冰冻天气,并且遭受了很严重的冰雪灾害。国家减灾委员会专家已定性为“西南地区发生的冰雪灾害,是世界上比较大面积、极端性气候事件,影响的地区人口之多是世界罕见的”。冰灾造成中心的城区正值春节期间停电、停水很多天,交通、通讯、电视均出现不同程度的中断,然而有些城市则成为我国南方冰雪灾害最严重的地区。特别是电力系统遭受毁灭性重创,冰灾引起了倒塔,现场调查了湖南冰灾期间大于220KV输电线路的受损情况,发现倒塔线路覆冰厚度相对集中,同时微地形和微气象造成覆冰加重和覆冰的不均匀性,档距、塔形等对线路倒塔也存在影响。分析倒杆断线的形式认为覆冰太厚超过设计值、垂直荷载压垮和不平衡张力拉垮是造成线路倒塔。专家解说,高压线高高的钢塔在下雪天时,可以承受23倍的重量。但如果下雨凇,可能会承受1020倍的电线重量。电线结冰,遇冷收缩,风吹引起震荡,就使电线不胜重荷而断裂。随着我国经济的高速发展,超高压大容量输电线很多,线路的穿越情况更加复杂,如经过大面积的水库、湖泊和崇山峻岭,给线路维护带来很多困难。而且在严冬及初春季节,我国云贵高原一带及两湖地区常出现雾凇和雨凇现象,造成架空输电线路覆冰,使线路舞动、闪络、烧伤,甚至断线倒杆,使电网结构遭到破坏,安全运行受到严重威胁。在紧急情况下,寻道员用带电操作杆或其它类似的绝缘棒只能为很少的一部分覆冰线路除冰,人工除冰有很高的危险性。所以一种新型的而且方便安全的除冰方式的研究是迫在眉睫的。本次的设计题目就是关于高压电线的除冰机构的设计,最后能有效的消除冰雪天气对输电线的严重威胁,从而达到理想的效果。12国内外研究现状在国外,一些国家的地理与气候情况与我国相似,甚至一些国家的情况更加恶劣,为了保证电力系统的可靠性,这些国家为了提高高压输电线除冰的效率,减少不必要的损失,维护工人的安全,开发了一种可以替代或部分替代工人进行除冰作业的新型设备。这种新型的设备的研究一直是国内外相关领域的热点。因此,研制安全有效的除冰机械以代替人为操作进行除冰具有较好的实用意义。而现如今全球气候正经历以变暖为主要特征的变化,气候变暖导致“厄尔尼诺”和“拉尼娜”等极端天气气候事件的频率与强度明显增加,因为输电线路所处地质条件复杂,容易遭受冰灾等极端天气的影响,所以国内外对已多次发生的输电线路冰灾事故进行了相关的研究。在国内袭击湖南的持续低温、雨雪、冰冻天气过程来临之前,湖南温度偏高、空气干燥。并且湖南东、南、西部三面环山,向中部、北部过渡为丘陵和平地,冷空气袭击湖南后,湖南降温迅速,加上湖南北低南高的地势使逆温层得以加强,地势陡增处南下冷空气因推进受阻而徘徊驻留,随着暖湿气流不断补充,易形成长时间降雨、冰冻,形成持中国地质大学长城学院2012届毕业设计2续的雨凇。由于降温迅速,湘西高海拔山区和纬度较高的湘北地区地表气温低,但降水主要集中在湘南、湘中、湘东,且停留时间较长,导致湘南、湘中、湘东冰冻灾害强于湘北和湘西高海拔山区。湖南电网冰冻灾害是在大尺度天气形势控制下形成的,拉尼娜现象起到推波助浪的作用,冰冻灾害受损范围与程度具有较强的微地形影响特征。13工业机器人的发展史工业机器人的发展通常可规划分为三代第一代工业机器人通常是指目前国际上商品化与使用化的“可编程的工业机器人”,又称“示教再现工业机器人”,即为了让工业机器人完成某项作业,首先由操作者将完成该作业所需要的各种知识(如运动轨迹、作业条件、作业顺序和作业时间等),通过直接或间接手段,对工业机器人进行“示教”,工业机器人将这些知识记忆下来后,即可根据“再现”指令,在一定精度范围内,忠实的重复再现各种被示教的动作。1962年美国万能自动化公司的第一台UNIMATE工业机器人在美国通用汽车公司投入使用,标志着第一代工业机器人的诞生。第二代工业机器人通常是指具有某种智能(如触觉、力觉、视觉等)功能的“智能机器人”。即有传感器得到触觉、力觉和视觉等信息计算机处理后,控制机器人的操作机完成相应的适当操作。1982年美国通用汽车在装配线上为工业机器人装备了视觉系统,从而宣布了新一代智能工业机器人的问世。第三代工业机器人即所谓的“只治式工业机器人”。它不仅具有感知功能,而且还有一定的决策及规划能力。第一代工业机器人目前仍处在实验室研究阶段。工业机器人经历了诞生成长成熟期后,已成为制造业中不可缺少的核心装备,世界上有约75万台工业机器人正与工人朋友并肩战斗在个条生产线上,特种机器人作为机器人家族的后起之秀,由于其用途广泛而大有后来居上之势,仿人机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、娱乐机器人等各种用途发特种机器人纷纷面世,而且正以飞快的速度向实用化迈进。但总的来看,我国的工业机器人技术及其工程应用水平和国外比还有一定的距离,如可靠性低于国外产品;机器人应工程起步较晚,应用领域窄,生产线系统技术与国外比有差距;在应用规模上,我国已安装的国产工业机器人约200台,约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业,当前我国的机器人生产都是应用户的要求,“一客户,一次重新设计”,品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低,而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术,对产品进行全面规划,搞好系列化、通用化、模化设计,积极推进产业化进程。

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