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摘 要

随着中国的科技的发展与进步，在制造业中必不可少的电力资源的需求会越来越大继而会出现很多的输电铁塔。在输送电力维持国家经济建设发展的同时我们对电力铁塔的维护成了一个重大的问题。电力铁塔一般都是用钢材进行架构的，在恶劣的天气环境如大雪，大风下会对钢材表面造成一定的损伤久而久之会成为重大祸患。以往的人工进行除冰，风险很大，2008年南方大暴雪期间就因为铁塔的维修而造成了人员伤亡事件，所以进行替代人工的攀爬铁塔机器人是目前最为安全的的办法。

本课题是对下雪天对铁塔进行除冰除雪功能的机器人的移动机构的研究，在机器人进行攀爬的过程中越障步态的考虑需要做多项分析，所以移动机构的设计尤为重要。在此之前国际上很多的国家的都对此做了研究，但是研究的还不算太透彻。所以本次的研究主要针对机器人机械手的移动系统而进行的。

关键词：电力铁塔；攀爬铁塔机器人；移动机构设计

Design of Angle Steel Holding Mobile Robot Mobile Mechanism Based on Bionic Principle

Abstract

With the development and progress of science and technology in China, the demand for the necessary power resources in the manufacturing industry will be more and more, and then there will be many transmission towers. In the transmission of electricity to maintain the development of national economic construction at the same time, our maintenance of the power tower has become a major problem. Electric power towers are generally constructed of steel. In severe weather, such as heavy snow, strong wind will cause certain damage to the steel surface, which will become a major disaster over time. In the past, there was a great risk of artificial deicing. During the heavy snow in South China in 2008, the maintenance of the iron tower caused casualties. Therefore, it is the safest way to replace the artificial robot to climb the iron tower.

This topic is the research on the mobile mechanism of the robot which can remove ice and snow from the tower in snowy days. In the process of robot climbing, the consideration of obstacle crossing gait needs to do a number of analysis, so the design of mobile mechanism is particularly important. Before this, many countries in the world have done research on this, but the research is not very thorough. So this research is mainly aimed at the mobile system of robot manipulator.

Keywords: Power tower; Tower climbing robot; Mobile mechanism design

目录

第一章 绪论 1

1.1选题背景 1

1.1.2选题意义 1

1.2国内外角钢夹持移动机器人的研究现状 1

1.2.1国外角钢夹持移动机器人发展现状 2

1.2.2国内角钢夹持移动机器人发展现状 3

1.2.3角钢夹持移动机器人的研究现状总结 4

1.3本文主要研究内容 4

第二章 角钢夹持移动机器人的方案选择 5

2.1角钢夹持移动机器人的设计方案 5

2.1.1设计方案 5

2.2角钢夹持移动机器人的方案对比 8

2.2.1角钢夹持移动机器人攀爬越障能力对比 8

2.2.2角钢夹持移动机器人成本对比 8

2.3本章小结 8

第三章 角钢夹持移动机器人的结构设计 9

3.1角钢夹持移动机器人移动装置设计 9

3.1.1角钢夹持移动机器人的大臂关节设计 9

3.1.2角钢夹持移动机器人小臂关节设计 11

3.2角钢夹持移动机器人移动机构二维三视图 12

3.3本章小结 13

第四章 角钢夹持移动机器人的计算校核与电机选型 14

4.1角钢夹持移动机器人大臂关节电机选型 14

4.2角钢夹持移动机器人小臂蜗轮蜗杆计算校核与电机选型 15

4.2.1角钢夹持移动机器人小臂关节电机选型 15

4.2.2 角钢夹持移动机器人小臂关节蜗轮蜗杆计算校核 16

4.2.3角钢夹持移动机器人移动机构的轴与轴承的计算校核 17

4.3本章小结 19

第五章 角钢夹持移动机器人总装配示意图 20

第六章 结论与总结 21

参考文献 22

致谢 23

绪论

1.1选题背景

随着机器人时代的来临，不同种类机器人的广泛出现给了人们无数的便利，在需要简易的人为操作甚至无需人为管控即可帮助完成些许繁琐甚至危险的工程，这对减轻人工劳动强度，降低维护成本有很好的帮助，甚至可以创造可观的经济效益和社会效益。在此次研究中需要完成基于仿生原理的攀爬铁塔机器人的移动机构。在机器人攀爬铁塔过程中，需要有携带绝缘子清扫工具或检修设备的能力，可以越过螺栓、外包角钢、节点板等障碍，夹持不同规格角钢，沿主材上下移动，同时具有很强的负载能力以携带必要的设备，完成相应的清扫及检修任务。

现如今在各行各业都有机器人的身影，尤其在工业，建筑业，农业，林业领域更是得到了充分的利用，做出了卓越的贡献。本着简化人为劳动的原则，机器人可以代替工人在危险环境中工作，降低工人发生事故的可能性，机器人可以进行大工作量的工作而不疲倦，也降低了工作失误出现的几率，总之，机器人的出现对各行各业的发展有着举足轻重的意义。目前，对于攀爬铁塔机器人的研究也正考研着各个研究机构，出现的机器人样机有很多，目前对仿生机器人的研究已经十分火热。

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