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，它的安全稳定运行直接影响电力系统的可靠性。由于输电线路分布点多面广，绝大部分远离城镇，所处地形复杂，自然环境恶劣，且电力线及杆塔附件长期暴露在野外，会受到持续的机械张力电气闪络材料老化的影响而产生断股磨损腐蚀等损伤，如不及时修复更换，原来微小的破损和缺陷就可能扩大，最终导致严重事故，造成大面积停电，从而造成极大的经济损失和严重的社会影响。所以，必须对输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路的运行情况以及线路周围环境和线路保护区的变化情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故的发生，确保供电安全。目前，对输电线路的巡检主要采用两种方法，即地面人工目测法和直升飞机航测法。前者的巡检精度低，劳动强度大，且存在巡检盲区。部分地区大雪封山时，车辆和行人无法进入在深山还有野兽出没，这给巡视人员带来了很大的安全隐患后者则存在飞行安全隐患且巡线费用昂贵。如果用直升机巡视替代地面巡视，则每公里年巡视费用同塔双回线需.万元单回线万元。如果用直升机在整个东北电网覆盖地区巡视则需超过万元。费用过于昂贵，直接限制了直升机巡视的广泛推广。图.巡线机器人外观图由于巡线机器人可以克服上述缺陷，因此，巡线机器人已成为特种机器领域的个研究热点。巡线机器人不仅可以减轻工人巡线的劳动强度，降低高压输电的运行维护成本，还可以提高巡检作业的质量和科学管理技术水平，对于增强电力生产自动化综合能力，创造更高的经济效益和社会效益都具有重要意义。巡线机器人悬挂于架空避雷线上，并以此为行驶作业路径，通过自动控制方式完成输电线路巡检作业，及对线路的机械电气故障，包括绝缘子劣化和污秽导线的机械破损连接金具机械松脱等故障进行检测。其特殊的作业环境要求机器人能够沿输电导线全程运行，包括沿输电导线的直线段和耐张线段实现滚动爬行，跨越及避让悬垂线夹悬垂绝缘子防振锤耐张线夹等结构型障碍物。因此，机器人的本体设计是整机设计中个相当重要的部分，需经过多次反复才能完成在进行机器人结构分析和设计时，需要建立定的实验环境导线物理模型障碍物等，对样机进行多次实验以检验其是否能达到预期的目标，这就导致其设计的周期长设计效率低以及改型工作量大等缺点。所以丝杆所受的弯曲应力对丝杆螺母副正常传动的影响不大。计算螺母剪切强度螺母剪切应力其中为丝杆公称直径。因此，。满足螺母剪切强度。螺母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，对正常传动的精度影响不大。计算螺母弯曲强度螺母弯曲应力因此。满足螺母弯曲强度要求。螺母所受的弯曲应力在许用剪切应力范围之内，且数值很小，对正常传动的精度影响不大。钢弹性模量对于钢般取弹性模量。计算螺杆危险截面的轴惯性矩考虑到内外螺杆的危险截面均是圆形，因此，根据轴惯性矩公式,螺杆危险截面的轴惯性矩为代入螺杆中径得计算螺杆危险截面的惯性半径根据公式，得丝杆危险截面的惯性半径为。确定螺杆的长度系数长度系数取决于螺杆端部的结构，考虑到轴承运动时的稳定性，防止丝杆的轴向，径向的窜动，对内外螺杆的两端均采用轴承固定，所以内外螺杆为两端固定，鉴于轴取长度系数的标准，两端固定，取长度系数。已知螺杆的最大工作长度为。计算丝杆柔度根据柔度公式，得由于柔度是个量纲的量所以没有单位。柔度意义是在构件轴向受力的情况下，沿垂直轴方向变形的大小，柔度越大，变形也就越大，构件的稳定性也就越差。目前计算得丝杆的柔度数值比较小，沿垂直轴方向的变形也就比较小，构件的稳定性也就比较好。传动精度也就比较好，功率损失也会减少，柔度的大小与下列因素有关构件的截面尺寸，截面尺寸大，柔度小构件的长度，长度越长，柔度越大。计算零界载荷在轴向压力逐渐增大的过程中，压杆经历了两种不同性质的平衡。当轴向压力较小时，压杆直线形式的平衡是稳定的当轴向压力较大时，压杆直线形式的平衡则是不稳定的。使压杆直线形式平衡开始由稳定转变为不稳定的轴向压力值，称为压杆的临界载荷，就计算得的临界载荷而言，数值相当大，般不会达到，也就是说丝杆在般情况下都会保持压杆稳定状态。.齿轮的设计.齿轮的结构设计选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数由于检线机器人挂臂分为二节升降，分别依靠内外丝杆旋合固定在内外升降筒的螺母，从而引导内外升降筒的伸缩来实现，现在考虑将速度平均分配给内外升降筒。因此，该组齿轮啮合仅作传动作用，没有改变速度的要求，为了计算和制造的方便。因此，取传动比为。即。形式型型型和型。如图.所示。图.四种三自由度手腕构形表示弯曲结构，表明组成腕关节的相邻运动构件的轴线在工作过程中相互间角度有变化。表示转动结构，表明组成腕关节的相邻运动构件的轴线在工作过程中相互间角度不变。结构由于采用了两个弯曲结构使结构尺寸增加了，而与前者相比结构紧凑。由于机械手的运动轨迹要求机械手端面平行于避雷线，这样用两个旋转关节就可以使机械手的姿态满足要求，且机械结构更加简单，减轻了重量。综合考虑后确定该机械手具有四个自由度，其中手臂两个自由度确定机械手的位置，后两个自由度确定手的姿态，最后确定其结构形式如图.所示。图.柔性臂的最终构形综上所述，柔性臂由机座肩关节大臂肘关节小臂腕关节和末端执行器组成。共有四个自由度，依次为大臂回转小臂俯仰手腕俯仰手腕回转。肩关节和肘关节均由精密涡轮蜗杆减速器和转盘组成。电机通过精密涡轮蜗杆减速器带动转盘转动，实现手臂水平方向和竖直方向的自如运动。通过控制电机的制动装置，还能够实现手臂刚性与柔性的平滑转换，使机器人适应跨越转弯跳线时位置和姿态的要求。通过工作情况的需要，定出该巡线机器人的机械手运动参数如下大臂长手腕长小臂长末端执行器长各关节转动范围关节关节关节关节.驱动装置机器人驱动装置是带动各个关节到达指定位置的动力源。通常动力是直接或经电缆齿轮箱或其他方法送至各个关节。目前使用的主要有三种驱动方式液压驱动气动驱动和电机驱动。液压驱动以高压油作为工作介质，可以实现直线运动或者是旋转运动，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。实时视觉技术该技术主要涉及到视觉信息的实时采集预处理特征提取和模式识别。而且，视觉信息处理的能力处理速度处理的可靠性和准确性是决定智能机器人整体性能的决定性因素。定位和导航技术该技术是现代轮式移动机器人研制所急需的关键技术，也是下代无人战车的技术基础。位置的测量可以分为相对位置测量和绝对位置测量，测量方法有里程计惯性导航主动灯塔磁罗盘全球定位系统地图模型匹配和自然路标导航等。多传感集成和数据融合技术自主式移动机器人采用测距技术，定位技术和小型陀螺仪技术等多种传感技术来采集不同类型的环境信息。因此，准确地处理和分析不同传感器采集到的信息，用于对所处环境作出准确可靠的描述并据此作出正确的决策和控制，是多传感集成和数据融合研究的任务。检测技术种是可见光检测方法，采用高分辨率摄像机摄取目标图像，般能发现架空线大部分表面故障现象，精度和准确度取决于图像质量。如何让巡线机器人自主控制携带的摄像设备，捕捉特定目标，获取多视角高清晰度目标图像是关键另种是红外探测技术，当输电导线存在诸如导线断股绝缘子破损等故障时，故障点附近会出现局部温升，产生热辐射。这些故障难以通过视觉检查发现，我们可以采用红外探测技术加以弥补。具体来说，就是热成像技术，这是种广泛用于输变电系统的故障探测技术，可以摄取表面温度超过周围环境温度的异常温升点的红外光谱图像，然后根据图像，人工或自动判读可能的故障器件。高性能计算技术在移动机器人的早期研究工作中，专用硬件结构为多数研究者所采用，这是因为当时市场上的通用硬件不能满足诸如实时图像处理所需的计算能力。近年来，随着计算机计算能力的迅猛提高，研究者们开始采用通用处理器来构建机器人系统