電力巡檢機(jī)器人設(shè)計-高壓輸電線路巡檢機(jī)器人【含4張CAD圖紙】【JS系列】
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遼寧工程技術(shù)大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開 題 報 告 題 目 電力巡檢機(jī)器人設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師 魏永樂 院(系、部) 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級 機(jī)械11-1 學(xué) 號 1107100102 姓 名 陳銘博 日 期 2015年4月10日 教務(wù)處印制 4 一、選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀1選題的目的、意義:首先要了解高壓輸電線路巡檢機(jī)器人巡檢作業(yè)環(huán)境,根據(jù)作業(yè)環(huán)境及巡檢作業(yè)任務(wù)要求確定巡檢機(jī)器人的總體方案,進(jìn)行了巡檢機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析。再而根據(jù)各關(guān)節(jié)處所需扭矩確定電機(jī)選擇方案,最后分別繪制夾爪局部裝配圖,手臂局部裝配圖,導(dǎo)軌絲杠局部裝配圖以及整體裝配圖。由于輸電線路長期暴露在野外經(jīng)受自然環(huán)境及各種外部侵害,易出現(xiàn)各種故障,如線路斷股、磨損、腐蝕等損傷,桿塔塔材丟失等。為了避免這些情況的發(fā)生,確保輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行,需要對輸電線路進(jìn)行定期巡檢作業(yè),超高壓輸電線路的巡檢、維護(hù)基本上采用人工沿線逐塔巡視的作業(yè)方式,勞動強(qiáng)度大、費(fèi)用高且危險性較高,對于跨越山區(qū)、草地及原始森林等路段的巡檢而言,由于環(huán)境惡劣,難以保證巡檢到位率且巡線周期長,電力部門迫切需要取代人力進(jìn)行線路維護(hù)的巡檢設(shè)備。而電力巡檢機(jī)器人不僅可以減輕巡線作業(yè)強(qiáng)度,降低費(fèi)用,而且提高了巡檢作業(yè)和管理技術(shù)水平,改變了傳統(tǒng)的巡檢作業(yè)方式,對于提高電力部門自動化作業(yè)效率,獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益具有重要的意義。2研究現(xiàn)狀:國際上對電力巡檢機(jī)器人技術(shù)的研究始于80年代,日本、美國、加拿大、英國等國家電力公司的研究工作居領(lǐng)先地位,在2008年日本HiBot公司Paulo Debenest等人設(shè)計了Expliner巡檢機(jī)器人,該機(jī)器人有4輪子,兩爪子,靠連桿結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)箱質(zhì)心,可在4分裂導(dǎo)線上行走,可以騎過間隔棒。但機(jī)器人沒法在4分裂引流線上越障行走,需要在引流線附近加裝過橋?qū)к?,讓機(jī)器人在導(dǎo)軌上行走,不在引流線上行走。 國內(nèi),沈陽自動化研究所研制的雙臂巡檢機(jī)器人先后完成三代樣機(jī)的制造,第三代樣機(jī)可以實(shí)現(xiàn)在輸電線上穩(wěn)定的行走,跨越障礙物,緊急剎車等功能,可以取代人工巡檢高壓輸電線路,并成功地進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室測試和實(shí)際輸電線路的試驗(yàn)。二、研究方案及預(yù)期結(jié)果1技術(shù)路線,設(shè)計方案:1.了解巡檢機(jī)器人整體機(jī)構(gòu)2.分析巡檢機(jī)器人跨障原理,對各個階段的進(jìn)行力學(xué)模型的建立,分析各關(guān)節(jié)的扭矩大小3.根據(jù)分析計算得出的扭矩,進(jìn)行各關(guān)節(jié)的電機(jī)選擇,并根據(jù)實(shí)際情況對各關(guān)節(jié)傳動齒輪進(jìn)行設(shè)計4. 夾爪,手臂,箱體三部分裝配圖繪制及整體裝配圖繪制2主要解決問題:1.查閱機(jī)械設(shè)計手冊,進(jìn)行軸承,螺釘,鍵等標(biāo)準(zhǔn)件的選取2.根據(jù)各關(guān)節(jié)扭矩,轉(zhuǎn)速等進(jìn)行電機(jī)的選取3.齒輪嚙合,螺紋連接的畫法4.各部分剖面圖繪制5.裝配圖繪制3論文框架:1.整體了解此研究的研究意義,并查閱資料了解當(dāng)前電力巡檢機(jī)器人在國內(nèi)外的發(fā)展概況。2.進(jìn)行巡檢機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計,確定機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)和機(jī)器人坐標(biāo)系及相關(guān)參數(shù)。3.分別對不同狀態(tài)下的巡檢機(jī)器人進(jìn)行力學(xué)模型的建立,并對各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行求解。4.對夾爪和行走輪部分進(jìn)行電機(jī)選取及傳動齒輪設(shè)計。5.對手臂部分各關(guān)節(jié)處的電機(jī)選取及傳動齒輪設(shè)計。6.對箱體部分的滾筒和移動臺驅(qū)動電機(jī)的選取及傳動齒輪設(shè)計。三、研究進(jìn)度第 3 4周:查閱相關(guān)資料,明確設(shè)計思路,撰寫開題報告。第 5 6周:力學(xué)模型的建立第 7 8周:夾爪局部裝配圖及電機(jī)選擇第 910周:手臂局部裝配圖及電機(jī)選擇第1112周:導(dǎo)軌絲杠局部裝配圖及電機(jī)選擇第1314周:整理畢業(yè)論文及圖紙,準(zhǔn)備答辯。四、主要參考文獻(xiàn)1.張維力.飛機(jī)巡檢技術(shù)的研究與應(yīng)用J.中國電力,1986,9:66-682.Nicolas Pouliot and Serge Montambault, Hydro-Qubec LineScout Technology: From Inspection to Robotic Maintenance on Live Transmission Power Lines 2009 IEEE International Conference on Robotics and Automation Kobe International Conference Center Kobe,Japan,May 12-17,2009 1034-1040.3.Jaka Katrasnik, Franjo Pernus, Bostjan Likar A Survey of Mobile Robots for Distribution Power Line Inspection. IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL.25, NO.1, JANUARY 2010:485-493.4.Transmission Lines. 2010 1st International Conference on Applied Robotics for the Power Industry Delta Centre-Ville Montral, Canada, October 5-7, 2010.5.徐顯金,李維峰,吳功平等. 沿架空地線行駛的自主巡檢機(jī)器人及應(yīng)用J. 武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版),2010(6):752-756.6.周風(fēng)余,李貽斌,吳愛國等. 高壓巡檢機(jī)器人的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)J. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2006(5):623-626.7.Wang J D, Sun A Q, Su W Su, et al. Development of an Expert Control Strategy for Controlling Obstacle Crossing of a High-voltage Transmission Line Inspection Robot.C/Proceedings of the 18th International Conference on Automation & Computing, Loughborough University, Leicestershire, UK, 2012.8.楊德偉,馮祖仁,張翔. 新型三臂巡檢機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計及運(yùn)動分析J. 西安交通大學(xué)學(xué)報,2012,46(9):43-48.9.孫恒,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理M.第7版.北京:高等教育出版社,2006.510.孫志禮,冷興聚,魏延剛,曾海泉.機(jī)械設(shè)計M.第1版.沈陽:東北大學(xué)出版社,2000.911.鞏云鵬,田萬祿,張祖立,黃秋波.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計M.第1版.沈陽:東北大學(xué)出版社,2000.1212.屈振生,蘇猛,張志慶,李鳳平.機(jī)械圖學(xué)M.第4版.沈陽:東北大學(xué)出版社,2005.8 指導(dǎo)教師簽字:五、指導(dǎo)教師意見
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