超高压输电线路巡线机器人结构设计及仿真

论文摘要

本文针对500kv超高压输电线路巡检作业,提出采用步进式与轮式混合爬行机构的巡线机器人作业方案。根据该方案,进行了巡线机器人结构设计和运动学分析,利用三维参数化造型软件CATIA建立了该机器人的虚拟样机,利用机械系统动力学仿真软件ADAMS对巡线机器人进行了运动机构仿真,模拟机器人的实际运动状态,通过模拟和分析,寻求巡线机器人的合理结构,验证了结构设计与动作规划的合理性,得到高压输电线路巡线机器人的合理设计方案。在本文中:1、简要阐述了巡线机器人技术及其国内外发展现状和趋势。提出了本课题巡线机器人的设计方案。2、利用CATIA软件,建立了巡线机器人基于特征的参数化模型,以此为基础建立了该机器人的虚拟样机。3、从机构学的角度分析了巡线机器人操作臂的关节角位移、角速度等。4、利用CAT/ADAMS模块将虚拟样机导入到ADAMS软件中,基于ADAMS建立了运动仿真模型,对巡线机器人进行了运动仿真,得到了仿真曲线。验证了巡线机器人结构设计和运动规划的合理性和正确性,为机器人的后续研究打下了坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 架空线路巡线机器人与机器人仿真文献综述
• 1.2.1 架空线路巡线机器人研究概况
• 1.2.2 机器人仿真简介
• 1.3 本文主要内容
• 第二章 巡线机器人本体结构的设计与三维模型的建立
• 2.1 CATIA 软件
• 2.1.1 CATIA 软件简介
• 2.1.2 CATIA 软件功能
• 2.2 巡线机器人本体结构设计
• 2.2.1 方案要求
• 2.2.2 总体结构
• 2.2.3 柔性臂
• 2.2.4 驱动装置
• 2.2.5 刹车制动装置
• 2.2.6 手掌开合装置
• 2.3 机器人的建模
• 第三章 巡线机器人机械手运动学分析
• 3.1 引言
• 3.2 数学基础理论
• 3.2.1 刚体位姿的表示与齐次变换
• 3.2.2 机器人运动学方程的D-H 表示法
• 3.3 巡线机器人四自由度机械手运动学分析
• 3.3.1 机械手的正运动学分析
• 3.3.2 机械手的逆运动学分析
• 3.3.3 机械手关节速度和雅可比矩阵
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于ADAMS 的巡线机器人运动学仿真
• 4.1 ADAMS 多体动力学
• 4.1.1 多刚体系统的组成
• 4.1.2 坐标系统与自由度
• 4.1.3 多刚体动力学分析方程
• 4.2 巡线机器人虚拟样机仿真步骤
• 4.3 巡线机器人运动学建模
• 4.3.1 CATIA 与ADAMS 的接口
• 4.3.2 虚拟样机模型的导入
• 4.4 巡线机器人越障的动作规划
• 4.5 关节运动与动作规划
• 4.6 运动学仿真分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 后续工作与展望
• 致谢
• 参考文献