高壓輸電線巡檢機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計+含ug三維3d建模及3張CAD圖紙+帶任務(wù)書+48頁加正文2.02萬字】-jxsj22

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摘要

隨著機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，將機(jī)器人技術(shù)使用于高壓線的普通檢測和修護(hù)受到技術(shù)學(xué)者的學(xué)習(xí)和研究。巡檢機(jī)器人在復(fù)雜的輸電線背景下完成檢線任務(wù)，要具有自主完成跨越線路上的各種障礙能力。因此，巡檢機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)決定著巡檢機(jī)器人的現(xiàn)實功能，也是決定著巡檢機(jī)器人實用性和便捷性的關(guān)鍵技術(shù)之一。

所以本文對國外和國內(nèi)刊登的巡檢機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了匯總描述，并在熟悉他們的研究后研究出了創(chuàng)新型的檢線機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，本論文以輸電線的相線為工作途徑，使用三手臂加單獨(dú)總體箱的形式，機(jī)器通過機(jī)械臂手輪抓結(jié)構(gòu)懸吊于線路上，可以根據(jù)相線的線路實體，選擇滾動的輪子為行駛方式或者遞進(jìn)爬行方式實現(xiàn)在線路上移動，遇到線路上的異物時，也可通過三手臂的相互交換運(yùn)動越過障礙物，繼續(xù)前行。

本論文采用了雙臂在一側(cè)的懸掛是本論文設(shè)計的另一特點，因此在工作時可將機(jī)器人懸掛于線路一側(cè)，避免了線路上其他的設(shè)施對機(jī)器人線上作業(yè)進(jìn)行阻擾。本設(shè)計所述巡檢機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)較簡單明了，容易實施操控和使用，對線路工作的具體實施環(huán)境具有很好的能力去適應(yīng)。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線；巡檢機(jī)器人；越障；強(qiáng)度校核；機(jī)械手臂；

ABSTRACT

   With the development and application of the robot is gradually expanding, and repair the ordinary detection robot technology used in high-pressure line technology by scholars to study and research. The transmission line inspection robot in complex background check line to complete tasks, with independent ability of various obstacles on the line. Therefore, the body structure of robot's decision a practical function of the inspection robot, but also determines the key technology of inspection robot is practical and convenient.

  So the mechanical structure of the foreign and domestic published inspection robot are summarized and described in the familiar after their research .developed the body structure of wire inspection robot innovative, this paper takes phase transmission lines for the work, the use of three single arm and total body box in the form of the machine through the arm the hand wheel structure of catching suspended in the line, according to phase line entity, the choice of rolling wheels on the road for the realization of online mobile or progressive crawling driving, something on the line, but also through the three arm exchange movement over obstacles, move on.

This paper used the arms is another characteristic of this paper is on the side of the suspension, so the work can be hung on the side of the robot line, to avoid the line of other facilities to block the robot online homework. The design of inspection robot body structure is simple and clear, easy to control and use. The specific implementation environment on line work has a good ability to adapt.

 Key word：High voltage transmission line; inspection robot; obstacle surmounting; strength check; mechanical arm;

目錄

第一章 緒論 1

1.1設(shè)計的背景和意義 1

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 1

1.3國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r 4

1.4機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)需要解決的一些關(guān)鍵問題 6

1.5本文的主要研究內(nèi)容 7

第二章巡檢機(jī)器人的工作環(huán)境和原理分析 7

2.1高壓輸電線的特點和組成 8

2.1.1高壓輸電線路的特點 8

2.1.2高壓輸電線路的組成 8

2.2高壓輸電線的巡檢內(nèi)容及原理 10

2.3 高壓線巡檢機(jī)器人的設(shè)計要求 12

2.4巡檢機(jī)器人整體設(shè)計方案的選擇 12

2.5 本章總結(jié) 15

第三章 高壓線巡檢機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16

3.1巡檢機(jī)器人整體設(shè)計方案的選擇 16

3.2柔性臂 17

3.3驅(qū)動部件的選擇 19

3.3.1垂直導(dǎo)軌步進(jìn)電機(jī)的計算選型 20

3.4主要部件的設(shè)計 21

3.4.1滾輪部分 21

3.4.2中手腕部分 22

3.4.3手掌部分 23

3.4.4大臂部分 23

3.4.5小臂部分 24

3.4.6箱體部分 25

3.4.7輪子開合軸 26

3.4.8手腕部分 26

3.4.9搖桿部分 27

3.5.0總體三維設(shè)計圖 28

3.6本章總結(jié) 30

第四章 高壓線巡檢機(jī)器人運(yùn)動分析和強(qiáng)度校核 31

4.1巡檢機(jī)器人沿線爬行的運(yùn)動分析 31

4.2高壓線巡檢機(jī)器人越障作業(yè)的運(yùn)動分析 31

4.2.1跨越防震錘的運(yùn)動分析 32

4.2.2定臂轉(zhuǎn)動的運(yùn)動分析 34

4.3主要零部件的強(qiáng)度校核 36

4.3.1絲桿的強(qiáng)度校核 36

4.3.2齒輪的校核 37

4.3.3大臂的強(qiáng)度校核 39

第五章 總結(jié)與展望 41

5.1論文的主要工作和結(jié)論 41

5.2展望 41

致謝 43

參考文獻(xiàn) 44

高壓輸電線巡檢機(jī)器人的 機(jī)械設(shè)計 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械工程（礦山機(jī)電） 班 級： 13姓 名：晁端陽 指導(dǎo)教師： 張小棟 機(jī)械學(xué)院本科生畢業(yè)答辯 主要完成工作 分析巡檢機(jī)器人的工作環(huán)境和原理 2. 寫說明書 選題價值和意義 高壓輸電線是輸送電力的主要設(shè)施，承擔(dān)著電力的傳送任務(wù)，是國家最重要的公共設(shè)施之一。 而高壓輸電線是暴露在外的金屬線路，會受到諸如風(fēng)吹日曬，雨雪侵蝕等自然損害。如果不及時發(fā)現(xiàn)和排除，很容易對電力系統(tǒng)造成傷害。 以往的高壓線檢測方式主要是人工檢測或直升機(jī)檢測，前者效率低后者成本大。所以將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用到巡檢線路上是符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的選擇。 國外研究現(xiàn)狀 1988年 1988年 2001年 1988年 1991年 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀 中科院所發(fā)明了一種三手臂的機(jī)器人 武漢大學(xué)研制的雙臂式巡檢機(jī)器人 優(yōu)點：穩(wěn)定，安全性高 優(yōu)點：行動靈活，效率高 缺點：笨重，操控性差 缺點：活動范圍小，作業(yè)面不足 巡檢機(jī)器人設(shè)計的技術(shù)要求 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)緊湊 1 1 1 靈活的移動能力 2 豐富的越障功能 3 4 足夠的承載空間 4 較小的總體質(zhì)量 5 巡檢機(jī)器人的方案確定 纜車形式的結(jié)構(gòu) 搖擺臂式結(jié)構(gòu) 手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計 巡檢機(jī)器人三維模型 巡檢機(jī)器人三維模型 巡檢機(jī)器人的各零部件建模 巡檢機(jī)器人的各零部件建模 巡檢機(jī)器人的零部件設(shè)計 行駛路徑的選擇 以相線作為路徑： 1 1 1 相線是輸電線，質(zhì)量比較好，比較粗，而且在相線上行駛機(jī)器人取電也比較方便，承載能力也很強(qiáng)。 缺點：線上復(fù)雜，有各種附屬設(shè)備。 以地線作為路徑： 1 1 2 地線上的線路情況比較簡單，沒有過多的附屬設(shè)備。 缺點：不能直接取電。 最終選擇及原因： 1 1 3 第一，地線在相線的上面，機(jī)器人的視野比較寬闊。 第二，沒有過多的附屬設(shè)備。機(jī)器人跨越的障礙物少。 第三，地線不是電線，避免了對輸電線路的損傷。 高壓線巡檢機(jī)器人的運(yùn)動分析 1 無障礙線路移動 1 小障礙的跨越運(yùn)動 2 高壓線巡檢機(jī)器人的運(yùn)動分析 大障礙物的跨越 3 視頻分析 主要零部件的強(qiáng)度校核 絲 桿 的 校 核 1 1 1 絲杠承受負(fù)載的重量 2 3 4( + M ) = 3 0M M M K G??絲杠平均工作載荷 m = u g = 0 . 0 0 5 3 0 1 0 = 1 . 5F M N??u 取 動摩擦） 計算載荷 Fc = 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 5 = 1 . 8F H K K F N???載荷系數(shù) 取 荷系數(shù) 取 荷系數(shù) 取 算額定動載荷 3a 446 0 0 1 5 0 0 0= 1 . 8 1 4 . 71 . 6 7 1 0 1 . 6 7 1 0 N??? ?? ???????? 主要零部件的強(qiáng)度校核 主要零部件的強(qiáng)度校核 主要零部件的強(qiáng)度校核 總結(jié)與展望 論文主要完成了如下研究工作： （ 1）在分析高壓輸電線所處環(huán)境和機(jī)器人作業(yè)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，設(shè)計一種在地線上行走的三手臂機(jī)器人結(jié)構(gòu)。巡檢機(jī)器人的機(jī)械本體有著有多個活動關(guān)節(jié)可以保障機(jī)器人能夠在線上順利移動，跨越障礙，攜帶設(shè)備等工作任務(wù)。 （ 2）對機(jī)器人的作業(yè)環(huán)境和作業(yè)原理展開了詳細(xì)分析，并針對不同的作業(yè)環(huán)境給出了不同的作業(yè)方式，從而為機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計的進(jìn)一步研究提供了依據(jù)。 （ 3）使用 用 論文主要完成了如下工作： 1 1 1 展望： 1 1 2 （ 1）機(jī)器人在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面還要提高和優(yōu)化，機(jī)械結(jié)構(gòu)的本體需要更加的緊湊、小巧、靈活。從而可以保護(hù)機(jī)器人本體受到的損害和腐蝕更小 （ 2）機(jī)器人研究的最終目的就是真正的代替人完成高壓線的檢測任務(wù)，在這個過程中要滿足于防塵、防雨雪和電磁兼容的一體化設(shè)計。 目前的研究設(shè)計已為這些工作的開展打下了一定的基礎(chǔ)，隨著機(jī)器人各種性能的不斷完善和人們對高壓輸電線路檢測的機(jī)器人技術(shù)越來越強(qiáng)烈的要求，相信高壓輸電線巡檢機(jī)器人的發(fā)展前景是很廣闊的。 機(jī)械學(xué)院本科生畢業(yè)答辯 謝謝！ 請各位老師批評指正