输电线电力铁塔攀爬机器人的研究

《输电线电力铁塔攀爬机器人的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文输电线电力铁塔攀爬机器人的研究RESEARCHONTHEPOWERTOWERCLIMBINGROBOTFORTRANSMISSIONLINE李勇兵哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP242学校代码：10213国际图书分类号：621.9密级：公开工程硕士学位论文输电线电力铁塔攀爬机器人的研究硕士研究生：李勇兵：导师：徐文福：教授申请学位：工：程硕士学科：机械工程：所在单位：深圳研究生院：答辩日期：201：6年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学：ClassifiedIndex:TP242U.D.C:621.9Dis

2、sertationfortheMaster’sDegreeofEngineeringRESEARCHONTHEPOWERTOWERCLIMBINGROBOTFORTRANSMISSIONLINECandidate：YongbingLiSupervisor：Prof.WenfuXuAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeofEngineeringSpeciality：MechanicalengineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefen

3、ce：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着电力行业的不断发展，高压、特高压电力传输的技术已经达到了很高的水平，但是对于输电线铁塔巡检与维护的智能化程度还很落后，主要依赖人工或半人工方式进行巡检维护。输电线电力铁塔大部分都架设在郊区，有些甚至是山上，加之输电线铁塔的架设高度往往都是十几米甚至几十米高，靠人工巡检不仅劳动强度很大，而且很危险。因此，利用机器人代替人来完成上述任务是一种必然趋势。本文面向电力巡检维护的需求，设计一种可

4、以攀爬输电线电力铁塔的机器人，开展运动学分析及步态规划，并研制样机，开展实验研究。本文根据实际应用需求，爬铁塔机器人的功能及性能指标要求，设计了一种攀爬机器人系统，由机械部分和控制部分组成。机器人的攀爬运动由3个平行的旋转关节实现，吸附定位则是利用电磁铁模块完成。机器人设计为对称结构，便于加工和零部件的更换。基于机器人系统构型特征的分析，采用D-H法对其进行运动学建模，包括正、逆运动学方程求解。然后研究了攀爬步态规划方法，实现了常规运动和越障运动两种目标，并通过Adams软件进行了运动学仿真，结果表明所规划的轨迹平滑适合控制。本文还

5、开发了攀爬机器人的嵌入式控制系统硬件和软件。其中硬件部分以ARM处理器为核心，通过软件编程实现了运动规划。上位机与下位机之间通过无线模块通信，可以实现对机器人远程控制。在完成机械设计、算法研究及控制器开发后，完成了输电线电力铁塔攀爬机器人样机的组装和调试。通过搭建实验平台对机器人的功能和性能进行了测试。结果表明，所设计的机器人具有基本的攀爬电力铁塔的功能。关键词：电力巡检；攀爬机器人；步态规划；嵌入式控制器IAbstractAbstractWiththedevelopmentofpowerindustry,HV,EHVpowertr

6、ansmissiontechnologyhasreachedveryhighlevel,buttheintelligentdegreeofinspectionandmaintenanceisstillverybackward.Itmainlyrelysonmanualorsemimanualinspectionandmaintenance.Transmissionlinetoweralwaysarebuiltinthesuburbs,andsomeareevenonthemountain,coupledwiththetransmis

7、sionlinetowererectionheightareoftenmorethanadozenmetersoreventensofmetershigh.Itisnotonlythelaborintensitygreatly,butalsoverydangerousbymanualinspection.Therefore,itisaninevitabletrendtocompletetheabovetaskbyrobotinsteadofhuman.Inthispaper,wedesignakindofrobot,whichcan

8、climbthepowertoweroftransmissionline,alsocarryoutthekinematicsanalysisandgaitplanning,anddeveloptheprototype,andcarry