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巡线机器人的设计【四自由度】【12张图纸】【优秀】

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巡线机器人的设计【四自由度】【12张图纸】【优秀】

巡线机器人的设计33页15000字数说明书12张CAD图纸xuniyangjiCATProduct.rar减速器.dwg固定制动片.dwg大臂.dwg小臂.dwg巡线机器人机械手装配图.dwg巡线机器人的设计说明书.doc平行杆.dwg异形刹车片.dwg弹簧杆.dwg手掌开合装置装配图.dwg流程图和结构图.doc轮支撑.dwg轴.dwg驱动轮.dwg目录第一章绪论................................................................................................1§1.1研究背景及意义......................................................................................1§1.2架空线路巡线机器人与机器人仿真文献综述......................................21.2.1架空线路巡线机器人研究概况...............................................................21.2.2机器人仿真简介.......................................................................................6§1.3本文主要内容..........................................................................................7第二章巡线机器人本体结构的设计与三维建模..8§2.1线机器人本体结构设计..........................................................................82.11方案要求......................................................................................82.12总体结构...............................................................................2.14驱动装置.............................................................................132.15刹车制动装置..........................................................................142.16手掌开合装置............................................................................14§2.2器人的建模................................................................................15第三章巡线机器人机械手运动学分析......................................................18§3.1引言............................................................................................183.2.1刚体位姿的表示与齐次变换............................................................183.2.2机器人运动学方程的DH表示法........................................................20§3.3巡线机器人四自由度机械手运动学分析............................................223.3.1机械手的正运动学分析.........................................................................223.3.2机械手的逆运动学分析.........................................................................243.3.3机械手关节速度和雅可比矩阵.............................................................27§3.4本章小结...............................................................................................29第四章总结与展望....................................................................................30§4.1本文总结................................................................................................30§4.2后续工作与展望....................................................................................30致谢..............................................................................................31参考文献..........................................................................................321.3本文主要内容   1、简要阐述了巡线机器人技术及其国内外发展现状和趋势。提出了本课题巡线机器人的设计方案。   2、利用CATIA软件,建立了巡线机器人基于特征的参数化模型,以此为基础建立了该机器人的虚拟样机。   3、从机构学的角度分析了巡线机器人操作臂的角位移、角速度等。   4、利用CAT/ADAMS模块将虚拟样机导入到ADAMS软件中,基于ADAMS建立了运动学仿真模型,对巡线机器人进行了运动仿真,得到了仿真曲线。验证了巡线机器人结构设计和路径规划的合理性和正确性,为机器人的后续研究打下了坚实的基础。   第二章巡线机器人本体结构的设计与三维模型的建立   由于机器人本体结构极其复杂,为了快速准确地建立其模型,并方便日后的修改和计算,利用代表目前机械CAD领域新标准的参数化设计软件CATIA来建立机器人本体结构模型,基于CATIA软件对机器人本体结构的主要零部件进行了准确的创建。§2.1巡线机器人本体结构设计 2.1.1方案要求要求研制一台针对500kv电压等级高压架空输电线路其中避雷线规格为LGJ500/45、悬垂线夹规格为CGF6X、防振锤规格为FD6,具有自主越障能力和爬坡能力的巡线机器人。机器人在分布式计算机控制系统的控制下,能够以一定的速度沿架空线路运动,并能跨越防振锤、耐张线夹、悬垂线夹、跳线等障碍,具有自动刹车自保功能,以避免从高空摔落。其巡线作业环境如图2.1   所以,本文中巡线机器人的工作原理和过程为   1机器人上线   2机器人本体计算机在接收到运行命令后,驱动机器人沿避雷线行走   3巡线机器人通过滚轮完成沿避雷线无障碍段的行进。行进过程中检测装置不断检测前方障碍物的情况,同时摄像机对线路和机器人本身的工作状态进行拍摄,拍到的图像通过无线设备实时传输到地面工作基站,决定是否对线路进行维护同时对机器人本身的工作状态进行监控,决定是否对机器人的运动给予干预   4机器人检测到前方有防振锤时,由于手掌采用中空设计,因此机器人无需做任何调整,即可直接爬越   5当安装在机械手前端的接近觉传感器检测到悬垂线夹时,机器人控制肘关节电机旋转,使末端执行器上移,直至驱动轮离开避雷线,然后手掌电机驱动手掌张开其开合度要大于障碍宽度之后,后面两只手驱动电机继续行走,当中间手接近悬垂线夹时,前臂回落,同时手掌合拢,直至挂线然后中间手电机驱动齿轮齿条机构使中间手上移,然后手掌张开,接通前后两手的驱动电机,继续行走。当后手接近悬垂线夹时,控制中间手回落,手掌合拢,直至驱动轮挂线之后,后肘关节电机驱动后小臂选转,手掌张开,前两驱动轮继续行走当后手跨越线夹后,手掌闭合回落,机器人完成跨越悬垂线夹的任务,继续行进   6当机器人跨越跳线时,手的脱线和抱线方法与跨越悬垂线夹时相同首先前手脱线,通过前端视觉传感器,可检测到避雷线与跳线角度,这时大臂电机按此角度旋转,使末端执行器位于跳线下方,前手抓住跳线,然后中间手脱线,启动前后手的驱动电机使机器人行走。中间手接近跳线时停止行走,调整前后柔性臂,使中间手抓住跳线,启动行走。当后手接近跳线时,停止行走,后手脱线用前手和中间手驱动机器人继续行走,越过跳线线夹后,停止行走,调整柔性臂,使后手抓住跳线,完成从直线到跳线的跨越机器人由跳线到直线的跨越方法与上述过程相同,由于是一个上坡过程,为了使机器人不至于滑下来,需使用刹车装置   7检测到转弯跳线时,运动过程与跨越直线跳线不同的地方是柔性臂的姿态除了上下调整外,还需要水平调整,其余完全相同   8当线路坡度较大、驱动轮摩擦驱动无法实现机器人行进时,直接表现为驱动轮打滑,此时机器人三个制动器立即抓线,并与丝杠螺旋副组成蠕动爬行机构,进行蠕动行进。   本课题对巡线机器人的主要技术指标和要求是   1具有自主越障能力   2具有一定爬坡能力   3单机重量小于100千克2.1.2总体结构考虑到输电线路具有防振锤、耐张线夹、悬垂线夹、跳线和转弯等各种障碍、并具有一定坡度。为了达到上述要求,巡线机器人的机械手必须动作灵活,工作范围大,能完成规定的动作,应有自由度45个,结构紧凑,重量轻。我们摒弃机器人常规结构形式,设计出了适用于500kv输电线路的自动巡线机器人,其总体机构二维简图如图2.2所示,三维图如图2.3所示。主要由五大部分组成驱动装置、刹车制动装置、手掌开合装置、柔性臂、电源箱和控制箱。

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