论文总字数：12042字

摘 要

本次研究设计一种新型巡线机器，为了节省人力资本，以及因巡线条件恶劣产生的危险，对巡线工人工作难度大大增加。由于飞机巡逻成本高，近距离探测电缆难度大，探测精度不高。在本课题中，首先确定了采用三臂悬挂方式，使用压紧装置令机器人牢牢地抓在电缆上，并具有刹车制动功能。然后对机器人的主体部分进行了改进，利用SolidWorks三维仿真建模软件建立了三臂检测机器人夹紧机构的三维原型模型。针对500kV高压架空输电线路（包括避雷器规格LGJ500/45、悬垂线夹规格CGF-6X、防振锤规格FD-6）研制了一种新型三臂巡线机器人。该机器人能够以一定的速度沿架空线路移动，且具有防振锤、张力夹、悬垂线夹、跳线等障碍物的跨越能力，并具有自动制动自保护功能，避免高空坠落。

关键词：巡线机器人；三臂悬挂；SolidWorks；越障

Three-dimensional Design of New Three-Arm Patrol Robotic Holding Mechanism

Abstract

In order to ensure the safety of high-voltage transmission lines, regular inspection is needed. This topic has designed and developed a new kind of robot for line patrol, which avoids some dangerous problems for line patrol workers due to laborious and time-consuming manual line patrol and harsh conditions. Due to the high cost of aircraft line inspection, and because it is difficult to closely detect the cable, detection accuracy is not high. In this project, the three-arm suspension method is firstly determined, and the robot is firmly grasped on the cable by using the compression device, and has the braking function. Then, improve the main part of the robot, and use solidworks 3d simulation modeling software to build a 3d prototype model of the three-arm inspection robot clamping mechanism. Finally, a new three-arm line inspection robot with autonomous obstacle crossing ability and slope climbing ability was developed for a 500kv voltage class high voltage overhead transmission line (including the lightning conductor with the specification of lgj500/45, the suspension clamp with the specification of cgf-6x and the anti-vibration hammer with the specification of fd-6). In addition to moving along overhead lines at a certain speed, the main highlight of the robot is that it can overcome obstacles such as anti-vibration hammer, tension-resistant wire clip, suspension wire clip and jumper wire, and has automatic brake self-protection function to avoid falling from high altitude.

Keywords:Patrol robot; Three-arm suspension;anti-vibration

目 录

第一章 绪论 1

1.1 高压线巡检机器人发展概况 1

1.1.1高压线巡检机器人研究背景 1

1.1.2新型三臂巡检机器人的研究内容和意义 2

1.2新型三臂巡检机器人夹持机构设计的主要内容 2

第二章 夹持机构总体结构方案设计 3

2.1新型三臂巡检机器人夹持机构的技术方案 3

2.1.1夹持机构装置设计参数 4

2.2动滑轮驱动伺服电机计算和选型 5

2.2.1 选择电机时的计算条件 5

2.3滚珠丝杆计算和选型 6

2.3.1滚珠丝杠两端轴承的选择 8

第三章 夹持机构轴承结构设计 9

3.1 轴的计算和校核 10

3.2轴强度校核 11

第四章 基于solidwork的三维建模 12

4.1驱动部件的三维建模 12

4.2传动部件的三维建模 12

4.2传动部件的三维建模 13

第五章 运动机构零部件尺寸结构 13

5.1二维夹持机构零部件尺寸结构 14

5.2总装图 16

1. 结束语 17

致谢 18

参考文献 19

第一章 绪论

1.1高压线巡检机器人发展概况

为了确保输电线路的安全使其稳定的运行，需要定期派人对其进行安全检查。然而人工成本巨大，此时巡检机器人就成了最好的选择。国内外也已经有很多关于巡检机器人的研究。

2001年，泰国的等人设计了一种自立式的巡线机器人。实验中巡线机器人可以在塔杆间的电力线上爬行，但缺陷是它没有规避障碍物的能力。加拿大开发了一款用于电力线巡检的带电维护机器人。此款机器人为四臂机构，具备跨越直线障碍物的能力，重量为100公斤左右。我国武汉大学的研究项目研制了一种可以在220kv高压输电线的双臂巡检机器人。机器人可以通过对线路的修改来跨越直线障碍物和转角塔障碍物。中国科学院的沈阳自动化研究所研制了一种550kv地面巡检机器人。其采用的双臂越障法。在越障过程中需要一个机构来平衡巡检机器人的质心，保持稳定。从现有的研究状况看，由于实际的输电线路环境复杂，多在高海拔的丛林山中，如何跨越障碍物成了输电线路巡检机器人研究开发的一个难点。许多的设计方案不符合越障环境，还需要对线路进行修改来完成越障巡检的任务，这大大增加了成本。同时，为了让机器人能够多功能有效的巡检，其结构或许复杂又增加了本身质量。给巡检机器人的有效控制带来了不必要的风险。

为了有效解决巡检机器人巡检时有效越过障碍物的问题，有人提出了三臂驱动和两臂越障的方案。这种新方案确实具有很强的越障能力，可以越过几乎输电线上所有的障碍物。但缺陷是，在越障过程中，缺乏自由度，因为没有关节的耦合作用，降低了操作控制的难度。通过理论分析和仿真实验，分析了越障臂的关键机构参数。最后制作了试验样机，通过实验验证了越障臂设计的合理性。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：12042字