悬垂绝缘子检测机器人机构设计与分析

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电力工业在国民经济中具有举足轻重的地位和作用,其中电能的输送主要通过架空输电线路,是影响电力系统安全稳定运行的重要因素。而绝缘子是架空输电线路的重要组成部分,是电力系统中使用量最大的器件。绝缘子在运行过程中因长期经受外界环境的作用,使绝缘子产生劣化。劣化绝缘子的存在对电网的安全运行构成了极大威胁。因此,开发一种高压绝缘子在线检测机器人,具有重要的现实意义和市场应用前景。本文提出一种悬垂绝缘子检测机器人的机构构型,并进行了结构设计和仿真分析。主要内容包括:悬垂绝缘子检测机器人的机构设计、运动学分析、受力分析、结构设计和仿真分析五个方面。首先,根据悬垂绝缘子检测机器人的工作环境和任务,在参考已有机构构型的基础上提出一种新的叶轮式的爬行机构构型。该机构构型由叶轮式爬行机构和传动机构组成。实现一个自由度驱动四个叶轮旋转,满足简单的单自由度机构实现机器人沿悬垂绝缘子串的上下移动并稳定跨越绝缘子伞裙障碍的功能;并且本机构的同步问题由机械传动机构保证。根据绝缘子型号,进行尺寸设计。其次,对机构进行运动学分析,并通过运动学正解分析,叶轮移动机构的速度规划和对结果的分析,得到机构运动性能较好和较差时的状态,并为仿真分析提供理论基础,也为以后的控制系统设计提供参考。然后,对机构进行受力分析,通过对受力情况的分析比较,得到各接触点的受力情况,分析得到叶轮移动机构的危险工况时的受力情况。再次,对机构进行整体的结构设计,并对关键构件进行静强度的有限元分析。结果表明,这些零件均可在危险工况下正常运行。最后,应用ADAMS仿真软件对设计好的机器人进行虚拟仿真分析。ADAMS虚拟仿真验证设计机构的合理性和实现移动功能的可行性。
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