来判断，丝杆的材料为号钢，螺母的材料为青铜，查得丝杆螺母工作面摩擦系数可以取的范围在之间，因此，取中间值.。计算当量摩擦角其中为牙型角。计算导程由于丝杆螺纹传动效率要求不高，取线数为，因此导程。计算螺纹升角，可见，丝杆螺母副传动满足自锁要求。计算丝杆转矩本设计选用个电机通过联轴器，带动内丝杆转动，所以选择的螺旋副的运动形式是螺母固定，螺杆转动并做直线运动。这种运动形式有利于传动的精度以及提高传动的效率。由于挂臂的升降主要依赖于丝杆螺母副的传动，因此，计算出的转矩就是挂臂升降的动力，在整个设计过程中尤为重要。根据转矩的计算公式其中为螺纹力矩，为摩擦力矩。其中为挂臂的垂直载荷能力，作为挂臂升降的动力，这些负载直接由丝杆螺母副的传动来承担，所以转矩必须满足这条件，要求为,即垂直载荷.。考虑到丝杆螺母的自锁性，为丝杆螺旋线数，现在取。为工作面间的摩擦系数，查得。为内外丝杆的螺纹升角，已计算得根据丝杆的直径以及对齿轮箱占用空间的考虑，所选用的轴承，对丝杆的支承环面外径要求的范围在，支承环面外径要求的范围在之间，现在考虑到对丝杆支承的可靠性，选择支承环面外径，支承环面内径。计算公式将给定数值带入公式，得转矩计算值为.，因此，所需转矩的数值比较小，估计用小功率电机即可拖动.丝杆的强度校核螺杆选用的材料是号钢，查得其许用应力在的范围中，由于没有特殊要求，许用应力取范围的中间值，。钢的材料许用弯曲应力在的范围中，考虑到螺杆弯曲应力不大，所以取。钢的许用剪切应力在的范围中，考虑到材料可靠性，所以取。计算螺杆当量应力当量应力满足许用应力要求，丝杆所受的当量应力在许用应力范围之内，且数值不大，对丝杆螺母副的正常传动造成的影响不大。计算螺纹牙底宽度梯形螺纹螺纹牙底宽度。牙底宽度的大小与齿轮的强度有直接的关系，如果牙底宽度太小，容易造成牙根弯曲疲劳磨损，引起传动失效。计算螺纹剪切强度螺纹剪切应力因此，满足剪切强度要求，丝杆所受的螺纹剪切应力在许用剪切应力范围之内，且数值很小，对丝杆与轴承的固定，以及正常传动的精度影响不大。计算螺杆弯曲强度螺杆弯曲应力因此满足螺杆弯曲强度。丝杆所受的弯曲应力在许用弯曲应力的范围之内，且其数值远小于选择的许用弯曲应力。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。当线路坡度较小驱动轮摩擦驱动可实现机器人移动时，机器人采用轮式移动机构当线路坡度较大驱动轮摩擦驱动无法实现机器人行进时，直接表现为驱动轮打滑，此时机器人三个制动器立即抓线，并与丝杠螺旋副组成蠕动爬行机构，进行蠕动行进。轮式移动机构轮式移动机构驱动装置由直流电机伞齿轮减速器传动轴和驱动轮组成。驱动轮采用高强度轻型材料，以减轻驱动装置重量驱动轮外表面采用高强度耐磨材料，以增大驱动轮运动时与线路的摩擦因数，防止打滑。驱动轮支撑架手掌采用中空设计，使机器人遇到防振锤等障碍时，可直接越过，大大提高了机器人巡线速度。步进式蠕动爬行机构步进式蠕动爬行机构驱动装置由直流电机伞齿轮减速器传动轴滚珠丝杠螺母和直线导轨组成。滚珠丝杠的摩擦力很小且运动响应速度快。由于滚珠丝杠在丝杠螺母的螺旋槽里放置了许多滚珠，传动过程中所受的摩擦力是滚动摩擦，可极大地减小摩擦力，因此传动效率高，可以达到，只需要使用极小的驱动力就能够传递运动。.刹车制动装置为了保证机器人在停止状态有只手打开或出现故障情况下不脱线和下滑，设计了刹车装置。它由活动制动爪固定制动爪销轴弹簧弹簧上底座弹簧下底座和弹簧导向轴组成。.手掌开合装置手掌开合装置由涡轮蜗杆机构和平行四杆机构组成。在蜗杆驱动下带动支架开合。其中驱动轮固定在右侧支架上，制动机构固定在左侧支架上。各零部件的选择与设计.丝杆的设计.丝杆的结构设计电机位置处于伸缩挂臂的尾部，通过齿轮箱内的带齿轮的联轴器与内丝杠想连接，从而带动内丝杠，作为垂直动力系统。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。选择滑动螺旋传动，由于传动时磨损较大，矩形螺纹磨损后，间隙难以修复和补偿，传动精度会降低，而且压根强度弱。还考虑到工艺加工性，梯形螺纹，公艺性好，压根强度高，对中性好，还可以调整间隙，鉴于以上优缺点，螺杆选择梯形螺纹。轴向载荷为，考虑到结构要求比较紧凑，选择螺母形式为整体式，轴向载荷垂直向下，而挂臂的起始位置属于未升开状态，须要运动方向向上，所以，丝杆运动方向与轴向载荷方向相反。行进过程中检测装置不断检测前方障碍物的情况，同时摄像机对线路和机器人本身的工作状态进行拍摄，拍到的图像通过无线设备实时传输到地面工作基站，决定是否对线路进行维护同时对机器人本身的工作状态进行监控，决定是否对机器人的运动给予干预机器人检测到前方有防振锤时，由于手掌采用中空设计，因此机器人无需做任何调整，即可直接爬越当安装在机械手前端的接近觉传感器检测到悬垂线夹时，机器人控制肘关节电机旋转，使末端执行器上移，直至驱动轮离开避雷线，然后手掌电机驱动手掌张开其开合度要大于障碍宽度之后，后面两只手驱动电机继续行走，当中间手接近悬垂线夹时，前臂回落，同时手掌合拢，直至挂线然后中间手电机驱动齿轮齿条机构使中间手上移，然后手掌张开，接通前后两手的驱动电机，继续行走。当后手接近悬垂线夹时，控制中间手回落，手掌合拢，直至驱动轮挂线之后，后肘关节电机驱动后小臂选转，手掌张开，前两驱动轮继续行走当后手跨越线夹后，手掌闭合回落，机器人完成跨越悬垂线夹的任务，继续行进当机器人跨越跳线时，手的脱线和抱线方法与跨越悬垂线夹时相同首先前手脱线，通过前端视觉传感器，可检测到避雷线与跳线角度，这时大臂电机按此角度旋转，使末端执行器位于跳线下方，前手抓住跳线，然后中间手脱线，启动前后手的驱动电机使机器人行走。中间手接近跳线时停止行走，调整前后柔性臂，使中间手抓住跳线，启动行走。当后手接近跳线时，停止行走，后手脱线用前手和中间手驱动机器人继续行走，越过跳线线夹后，停止行走，调整柔性臂，使后手抓住跳线，完成从直线到跳线的跨越机器人由跳线到直线的跨越方法与上述过程相同，由于是个上坡过程，为了使机器人不至于滑下来，需使用刹车装置检测到转弯跳线时，运动过程与跨越直线跳线不同的地方是柔性臂的姿态除了上下调整外，还需要水平调整，其余完全相同当线路坡度较大驱动轮摩擦驱动无法实现机器人行进时，直接表现为驱动轮打滑，此时机器人三个制动器立即抓线，并与丝杠螺旋副组成蠕动爬行机构，进行蠕动行进。本课题对检线机器人的主要技术指标和要求是具有自主越障能力具有定爬坡能力单机重量小于千克.总体结构考虑到输电线路具有防振锤耐张线夹悬垂线夹跳线和转弯等各种障碍并具有定坡度。为了达到上述要求，巡线机器人的机械手必须动作灵活，工作范围大，能完成规定的动作，应有自由度个，结构紧凑，重量轻。我摒弃机器人常规结构形式，设计出了适用于输电线路的自动巡线机器人，其总体机构二维简图如图.所示，三维图如图.所示。主要由五大部分组成驱动装置刹车制动装置手掌开合装置柔性臂电源箱和控制箱。图.巡线机器人机构简图.柔性臂机械手的手臂是执行机构中的主要运动部件，它用来支承腕关节和末端执行器，并使它们能在空间运动。为了使手部能达到工作空间的任意位置，手臂般至少有三个自由度，少数专用的工业机器人手臂自由度少于三个。手臂的结构形式有多种，常用的构形如图.所示。图,巡线机器人三维图图.几种机器人手臂构型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。手腕的构形也有多种形式。三自由度的手腕通常有以下四图.导轨巡线机器人机器人仿真简介加拿大魁北克水电研究院的等人在年开始了遥控小车见图.的研制工作，遥控小车起初用于线路巡检维护等多用途移动平台。第三代原型机构紧凑，仅重，驱动力大，抗电磁干扰能力强，能爬度的斜坡，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，但是没有越障能力，只能在两线塔间的电力线上工作。图.遥控小车美国公司年研制了台悬臂巡线机器人原型，如图.所示。它能沿架空导线长距离爬行，执行电晕损耗绝缘子结合点压接头等视觉检查任务，对探测到的线路故障数据预处理后，传送给地面人员。当机器人遇到杆塔时，利用手臂采用仿人攀援的方法从侧面越过杆塔。其缺点是无法攀爬度以上的斜坡而不能广泛应用。图.悬臂巡线机器人文献中，介绍了工作于光纤架空地线，能够跨越防振锤和线夹的机器人。文献给出了种新型移动机器人机构，由双臂四套执行机构和手爪构成，该机器人能够沿架空地线行走，并且能够跨越杆塔。文献给出了种能够沿架空地线行走并且跨越防振锤杆塔线夹等障碍物的移动机器人。但上述机器人都具有个以上的自由度，导致功耗过高而不能应用到实际工作中。中国与国外先进技术的差距图.是中国科学院沈阳自动化研究所研制出的具有自主知识产权的超高压输电线路巡检机器人，并于年月日与锦州超高压局合作开展了现场带电巡检试验，在其所管辖的超高压输电线东辽二线上成功地完成了沿线行走，但没有越障能力。图.沈阳自动化所巡线机器人.本文主要内容综合国内外对于巡线机器人的研究情况，当代巡线机器人的研究主要集中于以下几个方面机器人结构机器人机械结构形式的选型和设计，是根据实际需要进行的。在机器人机构方面，结合机器人在各个领域及各种场合的应用，研究人员开展了丰富而富有创造性的工作。但大多数仍处于实验阶段，而轮式机器人由于其控制简单运动稳定和能源利用率高等特点，正在向实用化迅速发展。运动控制技术稳健的运动控制技术是移动机器人整体性能的基础，由于移动机器人本身是个非完整约束系统，是个欠驱动的零漂移的动力学系统，因此，该系统不能通过连续可微的时不变的状态反馈加以镇定。为此，通过时变不连续控制以及混合策略，根据动力学模型和运动学模型，建立合理的反馈控制律，实现车速和转向的自动控制，以及不同工作状态之间的平稳过渡，是该项技术的核心内容。路径规划技术该技术主要包括基于地理信息的全局路径规划技术和基于传感信息的局部路径规划技术。由于自主式移动机器人在地面上行驶，必须避开它无法通过的或对其安全行驶构成威胁的障碍物或区域，因此局部路径规划，尤其是复杂环境下的路径规划问题，显得更为重要。自动,机构,功能,结构设计,毕业设计,全套,图纸绪论.研究背景及意义.架空线路巡线机器人与机器人仿真文献综述架空线路巡线机器人研究概况机器人仿真简介中国与国外先进技术的差距.本文主要内容检线机器人本体结构的设计.方案要求.总体结构.柔性臂.驱动装置轮式移动机构步进式蠕动爬行机构.刹车制动装置各零部件的选择与设计.丝杆的设计.丝杆的结构设计.丝杆的设计计算.丝杆的强度校核.齿轮的设计.齿轮的结构设计.齿轮的参数计算.齿轮箱体的结构设计.内升降筒的设计计算.外升降筒的设计外升降筒的设计计算外升降筒的强度校核.涡轮蜗杆的设计.电机的选择结论参考文献致谢绪论.研究背景及意义电力系统最重要的任务是提供高质量和高可靠性的电力。电力传输必须依靠高压输电线路，它