高压输电线路除冰机器人本体结构设计

摘要

输电线路覆冰和积雪常会引起线路的跳闸、断线、倒杆、绝缘子闪络和通信中断等事故。世界各国都曾因输电线路覆冰引发安全事故，给各国家带来了巨大的经济损失。而传统的除冰方法效率低下而且安全性不高，因此，研究新型的除冰方法替代人工除冰就变成十分迫切。本文以输电线路除冰设备为研究背景，设计和开发了一种单体除冰机器人装置，具备功耗小、成本低、效率高、人员零伤亡、无需停电和可连续作业等特点，可实现输电线路除冰，又可作为巡线用途，其发展前景非常广泛。
　　 首先，本文通过事例对输电线路冰雪灾害造成的破坏进行了介绍；对当前国内外输电线路除冰技术的发展进行了详细介绍；并对各国以输电线路为应用对象的工作机器人研究进行了总结和分析。
　　 其次，对输电线路除冰机器人的工作环境，包括输电线路的基本结构、主要障碍物类型等方面进行了介绍；在此基础上提出了多种除冰机器人的总体设计方案，包括越障（机械臂）方案、除冰方案、供能方案等，最后对总体方案进行了分析和论证并确定了本文的主要研究对象－单体除冰机器人。
　　 然后，详细介绍了单体除冰机器人的研发过程，包括除冰机器人的具体的结构（挂线驱动机构、夹持制动机构、除冰机构）设计以及控制系统（软、硬件）的设计；并根据设计制作出了单体除冰机器人的样机，并进行了除冰机器人挂线运行实验。
　　 最后，提出了一种三臂除冰机器人机械臂机构，并在此结构的基础上对机械臂进行了运动学分析；采用了一种改进的CCD算法，该算法对于带运动耦合关节的开链式机械臂运动学反解计算具有通用性；研究了约束条件下CCD法的有效性和收敛性问题。最后给出了一个有关除冰机器人运动学问题的实例，计算结果验证了当关节之间存在运动耦合关系时关节变量初始值应限定在无约束条件下运动学反解附近。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

第2章 除冰机器人总体设计方案研究

第3章 输电线路单体除冰机器人的研制

第4章 输电线路三臂除冰机器人运动学分析

结 论

参考文献

致 谢

附录