自动检线机构功能与结构设计【11张图纸】【优秀】

自动检线机构功能与结构设计

40页-20000字数+说明书+开题报告+中期报告+11张CAD图纸

A0 装配图.dwg

A1 大臂.dwg

A1手掌开合装置.dwg

A2 小臂.dwg

A2 轮支撑.dwg

A2驱动轮.dwg

A3 平行杆.dwg

A3刹车片.dwg

A3固定制动片.dwg

A3弹簧杆.dwg

A3轴.dwg

中期报告.doc

自动检线机构功能与结构设计开题报告.doc

自动检线机构功能与结构设计论文.doc

摘要

　　　电力系统最重要的任务是提供高质量和高可靠性的电力。电力传输必须依靠高压输电线路，它的安全稳定运行直接影响电力系统的可靠性。检线机器人的本体设计是整机设计中一个相当重要的部分，需经过多次反复才能完成；在进行机器人结构分析和设计时，需要建立一定的实验环境(导线物理模型、障碍物等)，对样机进行多次实验以检验其是否能达到预期的目标，这就导致其设计的周期长、设计效率低以及改型工作量大等缺点。

关键词：检线机器人；本体设计；结构

目  录

1 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3

1.2.1  架空线路巡线机器人研究概况3

1.2.2  机器人仿真简介3

1.2.3  中国与国外先进技术的差距5

1.3 本文主要内容5

2 检线机器人本体结构的设计7

2.1 方案要求7

2.2 总体结构9

2.3 柔性臂9

2.4 驱动装置12

2.4.1  轮式移动机构13

2.4.2  步进式蠕动爬行机构13

2.5 刹车制动装置13

3 各零部件的选择与设计14

3.1 丝杆的设计14

3.11  丝杆的结构设计14

3.12  丝杆的设计计算15

3.13  丝杆的强度校核17

3.2 齿轮的设计19

3.21  齿轮的结构设计19

3.22  齿轮的参数计算22

3.3 齿轮箱体的结构设计23

3.4 内升降筒的设计计算24

3.5 外升降筒的设计25

3.5.1  外升降筒的设计计算25

3.5.2  外升降筒的强度校核25

3.6 涡轮蜗杆的设计27

3.7 电机的选择28

4 结论31

参考文献32

致  谢34

本文主要内容

　　　综合国内外对于巡线机器人的研究情况，当代巡线机器人的研究主要集中于以下几个方面：

机器人结构

　　　机器人机械结构形式的选型和设计，是根据实际需要进行的。在机器人机构方面，结合机器人在各个领域及各种场合的应用，研究人员开展了丰富而富有创造性的工作。但大多数仍处于实验阶段，而轮式机器人由于其控制简单、运动稳定和能源利用率高等特点，正在向实用化迅速发展。

运动控制技术

　　　稳健的运动控制技术是移动机器人整体性能的基础，由于移动机器人本身是一个非完整约束系统，是一个欠驱动的零漂移的动力学系统，因此，该系统不能通过连续可微的时不变的状态反馈加以镇定。为此，通过时变、不连续控制以及混合策略，根据动力学模型和运动学模型，建立合理的反馈控制律，实现车速和转向的自动控制，以及不同工作状态之间的平稳过渡，是该项技术的核心内容。

路径规划技术

　　　该技术主要包括基于地理信息的全局路径规划技术和基于传感信息的局部路径规划技术。由于自主式移动机器人在地面上行驶，必须避开它无法通过的或对其安全行驶构成威胁的障碍物或区域，因此局部路径规划，尤其是复杂环境下的路径规划问题，显得更为重要。

实时视觉技术

　　　该技术主要涉及到视觉信息的实时采集、预处理、特征提取和模式识别。而且，视觉信息处理的能力、处理速度、处理的可靠性和准确性是决定智能机器人整体性能的决定性因素。

定位和导航技术

　　　该技术是现代轮式移动机器人研制所急需的关键技术，也是下一代无人战车的技术基础。位置的测量可以分为相对位置测量和绝对位置测量，测量方法有里程计、惯性导航、主动灯塔、磁罗盘、全球定位系统、地图模型匹配和自然路标导航等。

多传感集成和数据融合技术

　　　自主式移动机器人采用测距技术，GPS定位技术和小型陀螺仪技术等多种传感技术来采集不同类型的环境信息。因此，准确地处理和分析不同传感器采集到的信息，用于对所处环境作出准确可靠的描述并据此作出正确的决策和控制，是多传感集成和数据融合研究的任务。

检测技术

　　　一种是可见光检测方法，采用高分辨率摄像机摄取目标图像，一般能发现架空线大部分表面故障现象，精度和准确度取决于图像质量。如何让巡线机器人自主控制携带的摄像设备，捕捉特定目标，获取多视角、高清晰度目标图像是关键；另一种是红外探测技术，当输电导线存在诸如导线断股、绝缘子破损等故障时，故障点附近会出现局部温升，产生热辐射。这些故障难以通过视觉检查发现，我们可以采用红外探测技术加以弥补。具体来说，就是热成像技术，这是一种广泛用于输变电系统的故障探测技术，可以摄取表面温度超过周围环境温度的异常温升点的红外光谱图像，然后根据图像，人工或自动判读可能的故障器件。

高性能计算技术

　　　在移动机器人的早期研究工作中，专用硬件结构为多数研究者所采用，这是因为当时市场上的通用硬件不能满足诸如实时图像处理所需的计算能力。近年来，随着计算机计算能力的迅猛提高，研究者们开始采用通用处理器来构建机器人系统。目前用于移动机器人的硬件结构多数采用一个高速通用处理器加上几个专用板卡或芯片(用于颜色查表、模板匹配或数学形态学计算)，或者通过实验确定算法和硬件原型后，利用嵌入式的系统来缩小体积，达到优化的性能。

2  检线机器人本体结构的设计

　　　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。　　　本课题对检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；