开题报告：自动检线机构功能与结构设计

能够在输电线路上平稳行走，自主地跨越输电线上的各种障碍，代替人进行输电线路的巡检工作，减轻输电线路巡检的工作量，提高工作效率和检测的精度，达到确保输电线路安全运行的突出特点。

这种机构的缺点是由于采用了三臂的结构，这样无形地增加了机器人的重量此外，该机器人所实现的跨越障碍物的跨距有限，因此不能爬越耐张塔这种杆塔。

中国科学院沈阳自动化研究所申请的发明专利申请日涉及种超高压输电线巡检机器人机构。

它由移动车体后手臂前手臂组成，其中移动车体由本体和行走轮组成，行走轮通过水平转动副和移动副安装在本体上，并与线路相抓持，本体通过转动副分别与前后手臂相连，手臂末端为手爪所述前手臂后手臂结构相同，其中每手臂由上臂下臂两部分组成，上臂为连杆及滚珠丝杠与滑块组合结构，通过水平转动副与下臂相连接，下臂为大行程伸缩机构。

该发明工作空间大重量轻能耗低且越障能力强。

这种机构的缺点也是由于采用了三臂结构，所实现的跨越障碍物的跨距有限，因此不能爬越耐张塔这种杆塔。

国外现状及发展趋势巡检移动机器人利用对驱动轮和对夹持轮沿地线爬行，能跨越地线上防震锤螺旋减震器等障碍物。

遇到线塔时，机器人采用仿人攀援机理，先展开携带的弧形手臂，手臂两端勾住线塔两侧的地线，构成个导轨，然后本体顺着导轨滑到线塔的另侧待机器人夹持轮抱紧线塔另侧的地线后，将弧形手臂折叠收起，以备下次使用。

该机器人运动控制是把线塔和地线的资料数据线塔的高度位置，地线长度，线路上附件数量等预先编制好程序输入机器人，因此不具有很好的自主性此外该机器人是将探测数据记录到磁带上，等巡检完个阶段再取下进行分析数据，也不具有控制的实时性。

年日本法政大学的等人开发了电气列车馈电电缆巡检机器人，机器人采用多关节小车结构和头部决策，尾部跟随的仿生控制体系，以的速度沿电缆平稳爬行，并能跨越分支线，绝缘子等障碍物。

机器人由六对左右对称相互联结的小车组成，每个单体小车有两个电机，个用于行走驱动，另个用于控制联结前后小车的旋转关节的关节角左右小车采用具有自保安功能的磁锁系统联结。

磁锁系统永久磁铁将左右小车牢牢锁紧，使两车橡胶驱动轮抱住馈电电缆，由行走电机驱动沿电缆平稳爬行。

当机器人遇到分支线，绝缘子等障碍物时，每对小车上磁锁系统中的电磁铁通电，顺次将磁锁打开，机器人再改变两侧旋转关节的关节角，使左右小车分开。

小车依次通过障碍物后，控制两侧旋转关节使左右小车合拢，电磁铁断电，磁锁再次锁紧，机器人恢复正常行走状态。

东京电力公司的等人研制了光纤复合架空地线的直线型杆塔间的巡检是比较方便的，但不具有在多种类型杆塔间爬行的功能。

加拿大魁北克水电研究院的等人年开始了遥控小车的研制工作。

遥控小车起初用于清除电力传输线地线上的积冰，逐渐发展为用于线路巡检维护等多用途移动平台。

第三代原型机结构紧凑，仅重，驱动力大，抗电磁干扰能力强，能爬。

的斜坡，通信距离可达。

小车采用灵活的模块化结构，安装不同的工作头即可完成架空线视觉和红外检查压接头状态评估导线和地线更换导线清污和除冰等带电作业，已在工作电流为的电力线上进行了多次现场测试。

但是，无越障能力，只能在两线塔间的电力线上工作。

目前，研究组正在开发具有越障功能的自治移动小车。

本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案研究方法或措施主要内容和要求针对目前的高压输电线路容易出现的问题，所设计的巡检机器人要求能以定的速度沿地线爬行，并能跨越防振锤耐张线夹悬垂线夹等常规障碍物，还必须能翻越各种类型的杆塔，利用机器人携带的传感仪器对输电线路实施接近检测。

其主要收集的信息包括输电线路组件包括线跨距和杆塔的状态信息包括绝缘子防振锤等。

通过分析来判断其是否运动，驱动机构可以是闭环或者是开环的。

液压驱动的优点是能得到较大的出力，工作压力通常达，但是液压元件造价高昂，而且容易泄露污染环境，而且必须配备专用的液压阀，储油罐，体积庞大。

气动驱动的工作介质是高压空气，气动控制阀简单便宜操作简单易于编程，可以完成大量的点位搬运操作任务，但是缺点是气压伺服难以实现高精度控制，只能用在满足低精度的场合。

故本机械手采用电机驱动。

电机驱动方式具有结构简单易于控制使用维修方便不污染环境等优点，这也是现代机器人应用最多的驱动方式。

电机可以选择步进电机或直流伺服电机。

步进电机驱动具有成本低，控制系统简单的优点，但是步进电机驱动属于开环控制，精度较低。

而直流伺服电机能构成闭环控制，精度高，额定转速高。

根据作业环境要求，本课题机器人行进机构采用轮式移动机构与步进式蠕动爬行机构两种方式。

传动件定位电气开关定位利用电气开关作行程检测元件，当机械人运行到定位点时，行程开关发出信号，切断动力源或接通制动器，从而使机械人获得定位。

机械挡块定位在行程终点设置机械挡块，当机械手减速运动到终点时，紧靠挡块而定位。

伺服定位系统电气开关定位于机械挡块定位只适用于两点或多点定位，而伺服定位可以实现任意点定位，适用于连续轨迹控制。

经过比较，选用伺服定位。

连接杆设计连接机构主要是用来将手爪机构与手轮机构连接起来并且可以调节手爪机构的高度姿态，由于高压线属于柔性体，这样在机器人运行阶段可以适当调节该连接机构以使夹爪能抓紧导线。

在这里我采用了对蜗轮蜗杆连接，在该传动机构中，蜗轮固定，蜗杆跟电机减速器连接，蜗杆在电机的驱动下沿蜗轮转动。

从而带动夹紧机构沿手轮机构水平轴旋转。

手部的设计手部既直接与工件接触的部分，般是回转型或平动型多为回转型，因其结构简单。

手部多为两指也有多指根据需要分为外抓式和内抓式两种也可以用负压式或真空式的空气吸盘主要用于可吸附的，光滑表面的零件或薄板零件和电磁吸盘。

传力机构形式较多，常用的有滑槽杠杆式连杆杠杆式斜楔杠杆式齿轮齿条式丝杠螺母式弹簧式和重力式。

本次设计的手部选择夹持类回转型结构手部。

臂部的设计手臂部件是机械手的重要握持部件。

它的作用是支撑腕部和手部包括工作或夹具，并带动他们做空间运动。

臂部运动的目的把手部送到空间运动范围内任意点。

如果改变手部的姿态方位，则用腕部的自由度加以实现。

因此，般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩左右旋转升降运动。

本课题要求机器人手臂能达到工作空间的任意位置，同时要结构简单，容易控制。

由于在同样的体积条件下，关节型机器人比非关节型机器人有大得多的相对空间手腕可达到的最大空间体积与机器人本体外壳体积之比和绝对工作空间，结构紧凑，同时关节型机器人的动作和轨迹更灵活，因此该机器人采用关节型机器人的结构。

完成本课题的工作方案及进度计划按周次填写周调研并收集资料周确定设计方案和整体结构特点周完成结构设计计算周完成检线机构的设计总装配图周完成论文撰写，准备答辩。

指导教师意见对课题的深度广度及工作量的意见指导教师年月日参考文献贾延林模块化设计北京机械工业出版社，施进发，游理华，梁锡昌机械模块学重庆出版社，单以才机器人机械操作臂的模块化设计及其控制的研究熊有伦机器人学北京机械工业出版社，熊有伦，机器人技术基础武汉华中理工大学出版社，蔡自兴机器入学北京清华大学出版社，美克拉格，机器人学导论英文版第三版北京机械工出版社，美机器人学导论分析系统和应用孙富春，朱纪红，刘国栋上海大学硕士学位论文译电子工业出版社，熊光愣协同仿真与虚拟样机技术北京清华大学出版社。

张茂军虚拟现实系统北京科学出版社，王国强，张进平，马若丁虚拟样机技术及其在上的实践陕西西北工业大学出版社，机器人探索北京电子工业出版社，人工智能机器人学导论北京电子工业出版社，机器人学导论北京电子工业出版社，陈伯时电力拖动自动控制系统北京机械工业出版社，毕业设计论文开题报告题目自动检线机构功能与结构设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师年月日毕业设计论文综述题目背景研究意义及国内外相关研究情况课题的背景在电力输送过程当中，往往会出现由于局部电阻过大而导致线路局部过热等会对输电线路造成致命危害的故障，因此需要对超高压线路进行人工沿线逐塔巡视，危险性极大。

针对这情况，本课题旨在设计种检线机器人，以改善工程测量人员特别是高压输电线路监测人员的工作条件提高工作效率。

研究的意义高压输电线路是电力系统的动脉，其安全运行越来越受到各级部门的重视。

输电线路不仅要承受固有机械载荷和电力负荷的内部压力，而且还要经受自然环境的各种外部侵害，如腐蚀污秽雷击强风洪水滑坡沉陷地震和鸟害等，以及人为的破坏。

随着时间的日积月累，势必造成线路上出现各种故障，如接触电阻增大导线断股避雷线断裂杆塔倾斜绝缘子闪烁金具脱落，如不及时发现和消除，将对电力系统构成灾难性的危害。

为保证输电线路安全稳定运行，需要对输电线路进行仔细的巡查以防止意外情况发生。

在我国，超高压输电线路的巡检维护基本上采用人工沿线逐塔巡视的作业方式，劳动强度大，费用多且危险性较高。

电力部门迫切需要取代人力进行线路维护的巡检设备。

研制巡检机器人应用于超高压输电线路的巡检作业，不仅可以减轻巡检作业强度，降低费用，而且可以提高巡检作业质量和管理技术水平。

迄今为止，国内外对于超高压输电线巡检机器人的研究还处于研制阶段，尚无成熟的产品应用于输电线路巡检作业。

本项目拟完成台具有自主知识产权的超高压输电线路巡检机器人实用样机，本项目的研究对于提高电力部门自动化作业程度，获得更高的经济效益和社会效益具有重要的意义。

该样机可以应用于超高压输电线路巡检作业，其主要功能包括巡检机器人能够在线路上挡内沿架