高压线除冰机器人本体结构设计.pdf

《高压线除冰机器人本体结构设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年4月宁波职业技术学院学报第19卷第2期JournalofNin~boPolytechnic高压线除冰机器人本体结构设计林坚磊，刘文华，陈雪，侯智强，宋赫(北华大学机械工程学院，吉林吉林132021)摘要：针对高压输电线路的覆冰情况，提出了一种线路除冰机器人，该机器人由行走机构、越障机构、除冰工具、传动系统和摄像系统组成。机器人利用固定在前端的除冰砂轮对覆冰切割，而后除冰锤实现180~半圆形往复运动对剩余覆冰进行反复敲打清除；驱动轮采用半圆型结构，适应一定范围的线径，为机器人提供了稳定性。该机器人体积小，除冰效

2、率高，可清除厚度为1025mm的覆冰。关键词：高压线；机器人；除冰；结构设计中图分类号：TP242文献标志码：A文章编号：1671—2153(2015)02—0063—040引言输电线上以预想速度平稳爬行；(2)具有上下坡越障功能；(3)具有防打滑功能；(4)行进速度与除冰随着机器人技术的发展，采用除冰机器人除速度保持相协调；(5)能够高效、彻底地除去输电冰已成为现实。国外的除冰机器人研发技术较为成线上的覆冰。图1为除冰机器人的本体结构。熟，但除冰机器人体积较为笨重．成本较高[1-31．而国内的机器人研发处于实验室阶段

3、针对高压输电线的覆冰情况．本文提出了一种高效彻底、便捷式除冰机器人，主要由传动机构、越障机构、除冰机构、行走机构和摄像机构组成，具有线上“行走”功能，能够在一条高压电线上自动越障完成各线塔间的除冰工作，还能检测线路破损状况。1除冰机器人的总体设计机器人是一个复杂的机电一体化系统。涉及到机械结构、自动控制、通信技术等多个领域。但机械结构是整个系统的基础，也是制约机器人实用化的最大障碍。除冰机器人在输电线路上的高压线有一定坡度，能否平稳越过障碍物、彻底高效的除冰?本文设计了一种新型实用的高压输电线路除冰机器人，该机器人具有

4、以下功能：(1)能在收稿日期：2015—02—23基金项目：国家级大学生创新训练计划项目(201310201019作者简介：林坚磊(1992一)，男，山东聊城人，北华大学本科，通讯作者：陈雪(1978一)，女，辽宁沈阳人，北华大学副教授，宁波职业技术学院学报E—mail：nbtpxb@163．com2除冰机器人的机构设计旦=20W‘9550，’(、2)2．1传动机构的设计又有r／联轴器=叼齿轮=0．99，叼锥齿轮=0．97，r／轴承=0．99，由传动系统可以分为三条传动路线，如图2所于示。第一条：电机一花键轴一滑移齿轮

5、一螺旋齿P电机叼联轴器77齿轮r／轴承锥齿轮=P，(3)轮一皮带轮一除冰砂轮。第二条：电机一锥齿轮一所以得到减速齿轮一齿轮一不完全齿轮一齿轮一除冰锤。P~=28W，(4)第三条：电机一联轴器一螺旋齿轮一升降螺母一圆整后为行走轮。下面逐一介绍各个传动路线中主要零件Pe~=30W，(5)计算参数。式中：为除冰锤工作时的最大扭矩(N·m)；P为第一条传动路线：除冰砂轮采用型号为SK一除冰锤工作时的功率(W)；n为除冰锤工作时的转1081的普通切割砂轮~=106mm，砂轮由皮带通过速(r／min)；r／为零件间的传递效率。螺旋

6、齿轮与电机相连。调节电机的转速就可以达第三条传动路线：为了提高除冰的效率，必须到理想的转速。皮带轮采用5M一20齿同步轮BF保证机器人单位时间内走过的路程s要小于或等款式。内孔径为8mm。配带宽为20mm，齿面外径于除冰锤单位时间内所除掉覆冰的有效距离Z。31mm，档边外径35mm，采用M4顶丝固定方式，已知除冰锤1s内除冰有效距离为30mm。现台阶外径为20mm，台阶厚度为10mm。设定行走轮的直径4,=53mil1．轮宽d=34mm．槽宽第二条传动路线：设定除冰锤的撞击频率为d1=24mm，槽深d2=12mm，行走

7、速度v=30mm／s。3．5次／s，则不完全齿轮转速为210r／min；行走驱动由于电机的转速为262．5r／min。r，(6)则==1．13rad／s，(7)r又有O9=2'／I'／Z．得到n=—=10．8dmin，(8)1T故行走电机的转速为n=lO．8r／rain。2．2越障机构设计为了保证除冰机器人在高压输电线上平稳行走和越障，采用滑移齿轮、升降螺母、丝杠、螺旋齿图2传动路线原理轮和张紧机构，实现行走轮的越障功能。在正常行1一电机；2-齿轮；3一减速齿轮；4一齿轮；5一齿轮；6一不完全走时，前端的行走轮(也称附

8、冰轮)不提供动力，在齿轮；7一不完全齿轮；8一齿轮；9—10．除冰锤；11-皮带轮；12一皮带；13一皮带轮；l4一螺旋齿轮；15一砂轮；l6一滑移齿工作的过程中保证高压线水平与除冰锤在同一水轮；17一升降螺母；18一附冰轮；19一螺旋齿轮；20一升降螺平线上；中间行走轮提供动力(与行走轮同轴相连母；2l一中间行走轮；22一螺旋齿