TOP20毕业论文（设计）_巡线机器人伸缩挂臂设计.doc文档免费在线阅读

主要技术指标中要求升降速度为。

由于该机器人挂臂采用二节伸缩，而外升降筒的伸缩是通过升降齿箱中升降齿轮的传动，带动外丝杠，又通过上螺母的啮合来实现的。

因此，主电动机只须要提供的动力就可以实现技术指标。

具体传动原理图如下选择滑动螺旋传动，由于传动时磨损较大，矩形螺纹磨损号的选择选择型号为的变速器，变速后，该电机所能提供的最大转速为，符合所需转速要求。

并且可以适当调节转速的大小，这样即使挂臂升降的速度要求有定程度的增大，也可以实现动作要求。

该电动机的最大效率为，初选电机效率的数值可以达到。

挡板示意图五设计小结移动机器人技术为架空电力线路提供了新的平台。

对巡线机器人技术的研究更反，又通过固定在涡轮箱体上的上螺母，带动外升降筒向上运动，使机器人挂臂两节展开。

并在丝杆端部设置挡板，限制升降筒的行程。

这是手臂伸缩，也就是实现挂臂垂直方向的自由度。

考虑到手臂可进行回转的要求，为了满负载的挂臂由电动机带动内丝杠旋转，内丝杆与固定在内升降筒上的下螺母啮合，带动内升降筒的升降，又由减速箱中联轴器上的齿轮啮合固定在外丝杠上的齿轮，从而带动外丝杠旋转，考虑到二节伸缩，旋转方向应与内丝杠相传动，用对丝杠螺母副传动。

由于要采用二节伸缩的升降形式，须要内升降筒与外升降筒同时运动，才可以有二节展开的效果，同时考虑到传动的稳定性，设计采用对齿轮啮合带动内外升降筒同时运动，从而实现两节展开。

高度，准备交替动作，交替的同时通过平移蜗箱，移动主箱体，两手臂互相配合，跨越障碍。

选择用个电机来作为动力系统，考虑到手臂的升降行程的要求即升降行程不小于，以及挂臂升降的稳定性，本设计采用螺纹空间分布，机器人手臂要求有伸缩和回转两个自由度。

巡线机器人为了保持平衡以及互相配合，需要左右各个挂臂，当机器人需要升降时，当个挂臂负责升降，负载拖动主箱体，攀附于电缆上，另个挂臂空载，升降到同。

四连杆机构将机器人的挂臂设计为四连杆机构，通过四连杆机构的变形，控制巡线机器人的高度，但这样的挂臂的刚性和抗变形能力都比较差。

三巡线机器人伸缩挂臂方案的确定巡线机器人须要自主跨越障碍，根据障碍的轮容易损坏，且传动比不稳定，所以不适合本设计。

气压传动通过行程开关控制气压的动力顶升升降筒，气压元件质量轻，体积小且实用安全，能够在恶劣环境下进行正常工作。

但空气可压缩性大，运动速度的稳定性也就比较差弯矩为，升降速度为。

手臂上部可安装爪夹手及轮部件。

二机械手臂的类型滑轮机构通过电机驱动滑轮，通过定滑轮的固定位置，带动动滑轮的升降，以达到升降的目的，但考虑到巡线机器人是长距离工作，而滑要求完成巡线机器人的机械图纸和主要设计计算和强刚度校核。

机械手臂的自重要小，且要有好的刚度。

手臂为二节伸缩，选用个驱动电机驱动。

主要技术指标手臂绝对升降行程不小于，垂直载荷能力为，所变的选择课题的原始数据与基本要求课题的基本内容为满足机器人伸缩尺寸的要求，设计个能够伸缩变化的挂臂，其挂臂副包括完成手臂的垂直升降展开以及可进行手臂回转，这样两个自由度。

目的要求和主要技术指标，可减少机器人体积及功耗，降低了研制难度同时，多机器人又组织的协作，可使机器人群体高性能的智能行为通过群体间的知识共享和交换，可进步提高线路故障的探测灵敏度和可靠性。

二巡线机器人伸缩挂臂设计方案人系统多传感巡线机器人固然有其优点，但不可避免会带来体积较大及控制过于复杂的缺点。

开发小型单传感器巡线机器人，通过多个携带不同线路故障探测器的机器人协调工作，同样也可完成线路巡检任务。

由于功能的单化将成为可能。

这样，机器人可用多种传感器同时扫描线路，运用传感器信息融合技术可以更高的分辨率和可靠性发现各种类型的早期故障并加以评估，为维护人员实时提供架空电力线路设施的工作状态报告。

分布式多巡线机器加注重机构的综合柔性化。

结构仿生学的设计将会在巡线机器人结构中占有重要的位置。

多传感巡线机器人随着自治巡线机器人机器人技术的成熟和线路故障探测仪器的小型化，在台巡线机器人上集成多种线路故障探测仪器台自主越障巡线机器人运行应用于实际线路的巡检工作中。

三巡线机器人的发展趋势机构轻巧，实用化随着对巡线机器人的越障功能不断的完善，其本体结构将会更加灵活，更加轻巧。

巡线机器人的结构在今后的研究中更的检查，作业范围小，自治程度低。

自主巡线机器人能跨越线路附件，线塔等障碍物，实施大范围，长时间的线路巡检作业，但研究缓慢。

总之，目前，国内外研究表明，所有自主越障机器人都处于实验室条件的研究，还没有路巡线机器人技术较为成熟，已进于实用阶段，如日本美国等公司开发的巡线机器人。

这类机器人般需人工参与，只能完成两线塔之间电力线路的路巡线机器人技术较为成熟，已进于实用阶段，如日本美国等公司开发的巡线机器人。

这类机器人般需人工参与，只能完成两线塔之间电力线路的检查，作业范围小，自治程度低。

自主巡线机器人能跨越线路附件，线塔等障碍物，实施大范围，长时间的线路巡检作业，但研究缓慢。

总之，目前，国内外研究表明，所有自主越障机器人都处于实验室条件的研究，还没有台自主越障巡线机器人运行应用于实际线路的巡检工作中。

三巡线机器人的发展趋势机构轻巧，实用化随着对巡线机器人的越障功能不断的完善，其本体结构将会更加灵活，更加轻巧。

巡线机器人的结构在今后的研究中更加注重机构的综合柔性化。

结构仿生学的设计将会在巡线机器人结构中占有重要的位置。

多传感巡线机器人随着自治巡线机器人机器人技术的成熟和线路故障探测仪器的小型化，在台巡线机器人上集成多种线路故障探测仪器将成为可能。

这样，机器人可用多种传感器同时扫描线路，运用传感器信息融合技术可以更高的分辨率和可靠性发现各种类型的早期故障并加以评估，为维护人员实时提供架空电力线路设施的工作状态报告。

分布式多巡线机器人系统多传感巡线机器人固然有其优点，但不可避免会带来体积较大及控制过于复杂的缺点。

开发小型单传感器巡线机器人，通过多个携带不同线路故障探测器的机器人协调工作，同样也可完成线路巡检任务。

由于功能的单化，可减少机器人体积及功耗，降低了研制难度同时，多机器人又组织的协作，可使机器人群体高性能的智能行为通过群体间的知识共享和交换，可进步提高线路故障的探测灵敏度和可靠性。

二巡线机器人伸缩挂臂设计方案的选择课题的原始数据与基本要求课题的基本内容为满足机器人伸缩尺寸的要求，设计个能够伸缩变化的挂臂，其挂臂副包括完成手臂的垂直升降展开以及可进行手臂回转，这样两个自由度。

目的要求和主要技术指标要求完成巡线机器人的机械图纸和主要设计计算和强刚度校核。

机械手臂的自重要小，且要有好的刚度。

手臂为二节伸缩，选用个驱动电机驱动。

主要技术指标手臂绝对升降行程不小于，垂直载荷能力为，所变弯矩为，升降速度为。

手臂上部可安装爪夹手及轮部件。

二机械手臂的类型滑轮机构通过电机驱动滑轮，通过定滑轮的固定位置，带动动滑轮的升降，以达到升降的目的，但考虑到巡线机器人是长距离工作，而滑轮容易损坏，且传动比不稳定，所以不适合本设计。

气压传动通过行程开关控制气压的动力顶升升降筒，气压元件质量轻，体积小且实用安全，能够在恶劣环境下进行正常工作。

但空气可压缩性大，运动速度的稳定性也就比较差。

四连杆机构将机器人的挂臂设计为四连杆机构，通过四连杆机构的变形，控制巡线机器人的高度，但这样的挂臂的刚性和抗变形能力都比较差。

三巡线机器人伸缩挂臂方案的确定巡线机器人须要自主跨越障碍，根据障碍的空间分布，机器人手臂要求有伸缩和回转两个自由度。

巡线机器人为了保持平衡以及互相配合，需要左右各个挂臂，当机器人需要升降时，当个挂臂负责升降，负载拖动主箱体，攀附于电缆上，另个挂臂空载，升降到同高度，准备交替动作，交替的同时通过平移蜗箱，移动主箱体，两手臂互相配合，跨越障碍。

选择用个电机来作为动力系统，考虑到手臂的升降行程的要求即升降行程不小于，以及挂臂升降的稳定性，本设计采用螺纹传动，用对丝杠螺母副传动。

由于要采用二节伸缩的升降形式，须要内升降筒与外升降筒同时运动，才可以有二节展开的效果，同时考虑到传动的稳定性，设计采用对齿轮啮合带动内外升降筒同时运动，从而实现两节展开。

负载的挂臂由电动机带动内丝杠旋转，内丝杆与固定在内升降筒上的下螺母啮合，带动内升降筒的升降，又由减速箱中联轴器上的齿轮啮合固定在外丝杠上的齿轮，从而带动外丝杠旋转，考虑到二节伸缩，旋转方向应与内丝杠相反，又通过固定在涡轮箱体上的上螺母，带动外升降筒向上运动，使机器人挂臂两节展开。

并在丝杆端部设置挡板，限制升降筒的行程。

这是手臂伸缩，也就是实现挂臂垂直方向的自由度。

考虑到手臂可进行回转的要求，为了满足结构紧凑的要求，本设计采用涡轮蜗杆啮合的方式，动力系统采用个电机，由电动机来带动蜗杆的旋转，蜗杆与涡轮啮合，固定在涡轮上的上螺母同时与外丝杠啮合，从而带到整个手臂回转，这样既能够保证外升降筒垂直升降的要求，又可以实现机器人挂臂旋转的功能，同时，还大大提高了空间的运用，这就是平面旋转的自由度。

由于本课题对挂臂旋转速度未做要求，因此此电机的选择不作为设计的重点。

考虑到高压电缆的负载，巡线机器人有自重小，结构紧凑的要求，故将减速箱尽量压缩，根据外升降筒的形状，紧贴着外升降筒的内部固定在外升降筒内，又因为安装电动机方便，所以将减速箱放置在外升降筒的尾部位置。

在选用材料上尽可能选用密度小，刚性好的材料。

考虑到强刚度和重量的要求，内外升降筒截面的形状设定为六角形，根据自重小的要求，升降筒作薄壁中空状。

基于以上思路，设计出种巡线机器人挂臂，其基本结构如下图所示。

三各零部件的选择与设计丝杆的设计丝杆的结构设