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输电线路除冰机器人本体设计与越障动力学分析
作 者: 侯文琦
导 师: 刘建平
学 校: 国防科学技术大学
专 业: 控制科学与工程
关键词: 除冰机器人 机构设计 越障 动作规划 运动学 多刚体动力学 刚柔耦合动力学
分类号: TP242
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 105次
引 用: 2次
阅 读: 论文下载
内容摘要
对输电线路实施除冰是防止冰灾的有效途径。除冰机器人造价低,工作效率高,安全可靠,能够实现在线除冰作业,不影响电力的输送,是一项很有发展前景的课题。目前机器人在高压输电线路上的应用主要是线路巡检。而对线路除冰的应用还鲜有研究。本文对除冰机器人本体设计、越障规划、动力学分析等内容进行了深入的研究。主要研究内容如下:首先,在分析了输电线路结构和除冰作业要求的基础上,指出现有巡线机器人结构运用到除冰作业中的缺陷,设计了一种除冰机器人本体机构,并对其越障的动作进行了规划。通过运动学仿真,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,不考虑导线的柔性,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的减速器和电机,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,所选的减速器和电机仍能满足要求,从而证明了除冰机器人本体设计的合理性。
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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