除冰机器人的控制仿真设计【含全套答辩毕业资料】

除冰机器人的设计摘  要随着科技的发展，机器人技术也越来越普及。在各个领域的发展到一定阶段，机器也开始代替人的工作，对那些具有安全隐患的工作也是机器人应用最多的地方，如今西南地区随着天气的影响对输电线的破坏也越来越加重，本次设计是针对这种情况设计一种专门除冰的一种机器人，通过对内部的控制设计达到对机械的操作，进而达到除冰的效果。在根据运动学仿真，验证了动作规划的合理性。接下来，用Lagrange法建立了机器人的多刚体系统动力学模型，推导了机器人逆动力学方程的求解算法，并结合机器人的虚拟样机，并且考虑导线的柔性，对除冰机器人单臂越障的过程进行了仿真，根据结果，为除冰机器人最薄弱的关节选择了合适和电机，验证了除冰机器人本体结构设计的可行性。最后，研究了柔性导线的悬挂形状，并用Lagrange方程建立了机器人的刚柔耦合动力学模型，在ADAMS中用除冰机器人的虚拟样机模型和导线的柔性模型进行了仿真，得到机器人运动与导线变形间耦合特性。验证了即使在考虑导线柔性的情况下，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实用意义。关键词：除冰机器人 ；运动学；多刚体动力学；刚柔耦合动力学 AbstractWith the development of science and technology, robotics is becoming increasingly popular. In various fields of development to a certain stage, machines began to replace the work of a place where most work is also a robot application security risks, and now the southwest with the weather damage to the transmission line more and more aggravated this design is a specialized de-icing for this case to design a robot, and internal control designed to meet the operation of machines, thus achieving the effect of de-icing.kinematics simulation to verify the rationality of the action plan. Next, using the Lagrange method, the robot's multi-body dynamics model, the derivation of the algorithm of the robot inverse dynamics equations, combined with the virtual prototype of the robot, and to consider the flexibility of the wire de-icing robot single arm the more impaired the process of simulation, based on the results, the weakest de-icing robot joints to choose the right motor, verify the feasibility of de-icing design of the robot body structure. Finally, flexible wire hanging shape, and the Lagrange equations of the robot rigid-flexible coupling dynamic model, a flexible model of the virtual prototype model of the robot in ADAMS using de-icing and wire were simulated to get the robot motion coupling between the wire deformation features.verified even in the wire flexible, so the development of safe and effective de-icing machines to replace human conductors de-icing has practical significance.Key words：Deicing robot; kinematics; multi-body dynamics; rigid-flexible coupling dynamics 目 录摘  要 11 引言 11.1 除冰机器人的研究 11.2 研究现状 11.3工业机器人的控制系统的分类 22控制系统的设计 32.1 工作电源及控制系统 32.2 传感器的应用 42.2.1 温度传感器 42.2.2 光照传感器 52.3 单片机的选用及硬件设计 52.4 8255A芯片与AT89C51接口电路设计 72.5时钟电路的设计 82.6 ADC0809引脚配置及其接口电路设计 93指令系统编程 113.1运动及轴的指令系统 113.2 输入/输出指令说明或编程 123.2.1程序循环和结构循环 123.2.2恒量 143.3轴参数说明和编程 144除冰机器人的运动模块 164.1无线传输模块 164.2 测控系统 174.3控制功能模块 184.4 系统软件的设计 204.5 系统监控程序设定 22参考文献 24致  谢 25附录 26 1 引言1.1 除冰机器人的研究2008年1月我国南方数省输电线路遭遇历史上罕见的冰雪灾害。长时间持续的高强度、大范围低温雨雪冰冻天气, 导致湖南、江西、浙江、安徽、湖北等地的电网发生倒塔、断线、舞动、覆冰闪络等多种灾害。由于温度、湿度和风速与覆冰形成的最佳气象条件吻合, 南方各省的输电线路大范围严重覆冰。加之冰冻天气持续时间长、强度大, 导线和铁塔上的覆冰表现为生成发展保持消融再保持再发展的循环过程, 冰厚不断增加。雪灾造成国家电网公司直接财产损失达10415亿元, 灾后电网恢复重建和改造需要投入资金390亿元。由此可见, 如何破除输电线路覆冰成为一个亟待解决的很有实际意义的课题。为了达到除冰效率高、能耗小、安全性强、成本低、操作简便、适应力强的目的, 本文从机械除冰的角度出发, 设计了一种输电线路除冰机器人。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2008年湖南冰灾期间220kV输电线路的受损情况,发现倒塔线路覆冰厚度主要集中在2060mm,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2-3倍的重量。但如果下雨凇，可能会承受10-20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。