基于平行四边形结构的仿蛇形巡检机器人的研究和设计

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高压线路巡检机器人是一种具有广阔应用前景的特种机器人,它可以实现取代人力进行线路维护以降低作业劳动强度、费用以及危险性的功能。本文在国内外高压输电线路巡检机器人研究现状及发展趋势的基础上,通过对机器人行走越障的分析提出了一种基于平行四边形结构的仿蛇形巡检机器人的设计方案,并根据这个方案对机器人进行了机械本体结构的设计以及运动学分析。本文首先根据高压线路行走环境对巡检机器人的机械本体方案进行了一步步的优化和改进,基于仿生学原理,确定了一种仿蛇形爬行巡检机器人方案,并对该方案的巡检机器人根据不同行走要求进行了路径的规划以保证机器人在越障过程中质心位移变化平稳且在挂线处不会产生大的转矩。其次根据此方案对该巡检机器人进行了结构的设计,通过计算确定了平行四边形结构的驱动装置—行星滚柱丝杠,对其工作原理分析,并运用MATLAB优化工具箱对其尺寸参数进行优化设计,最后运用SolidWorks对所设计的结构进行三维建模。根据所设计的机器人结构对平行四边形结构在机器人运动过程中其各个连杆的质心位移和受力情况进行了分析;建立了整个巡检机器人的参考坐标系模型,通过齐次坐标变换求解巡检机器人的运动学方程,最后运用MATLAB进行机器人运动学仿真。
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