高速過障超高壓巡線除冰機器人設計,高速,超高壓,除冰,機器人,設計 本科生畢業(yè)設計（論文）文獻綜述 題 目： 高速過障超高壓巡線除冰機器人設計 姓 名： 學 號： 系 別： 機械系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 年 級： 2009級 指導教師： （簽名） 年 月 日 文獻綜述 1、輸電線除冰機械人的設計概述 本課題研究的目的在于根據(jù)輸電線系統(tǒng)的除冰需要，研制一種簡單，實用的輸電線除冰機器人。它是一種用于，在山地，荒野，河流，湖泊等地理環(huán)境的輸電線路上清冰。它是適用于各種地貌，不會因為環(huán)境的改變而停止工作。它的前端是一滾刀和壓輪，先利用銑刀在覆冰中間銑出一弧形面，而其后的壓輪對覆冰進行擠壓達到除冰的目的。 2、輸電線除冰機械人的研究意義 輸電線路覆冰會經(jīng)常造成線路跳閘、斷線、倒桿、通信中斷等線路事故，嚴重影響了電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行，對國家經(jīng)濟造成了巨大損失。因此，為保證電網(wǎng)安全運行，減少工人因線路除冰而帶來的傷亡，設計一除冰機器人來解決這一問題就至關(guān)重要了。 3、輸電線除冰機械人的研究現(xiàn)狀 90年代末，國內(nèi)的一些研究機構(gòu)和高等學校開始了巡線機器人的研究工作，并研制了多種機構(gòu)的巡線樣機。1998年武漢大學的吳功平教授研制出了架空高壓線路的的巡線小車，從2002年開始，在國家“十五”863計劃的連續(xù)2次資助下，已經(jīng)研制成功了具有沿220KV的單分裂導程全程線路行駛和巡檢作業(yè)的巡線機器人樣機，他能夠跨越懸垂線夾，防震錘，耐張塔等幾乎所有障礙物，如圖 山東大學針對110KV的線路特點，于2005年成功研制了一種巡線機器人。該機器人的主體結(jié)構(gòu)主要由垂直伸縮臂，柔性水平臂，驅(qū)動制動裝置，手掌開合裝置，電源箱和控制箱6部分組成，能夠方便的跨越防震錘，懸垂線夾這些較簡單的障礙物，但機身重量很重。如圖： 中國科學院沈陽自動化所于2006年成功研制了能在500KV的輸電線路上實現(xiàn)巡檢作業(yè)的機器人樣機，該機器人也采用雙臂懸掛機構(gòu)，為了實現(xiàn)自動跨越障礙，該機器人還配備了攝像機來識別障礙物，定位機械手的位置。通過手臂的交替移動，能夠跨越防震錘，懸垂線夾等這類比較簡單的障礙物，如圖 山東電力研究院與加拿大魁北克水電研究院進行合作，對Linerover小車在能源動力。遠程通訊與控制、防水性能等方面做出了技術(shù)改進完善了機構(gòu)的性能，但不具備越障能力，如圖 湖南大學在國家科技支撐計劃的資助下，聯(lián)合國防科技大學、武漢大學、和山東大學等多家單位研制開發(fā)了單體除冰機器人、可跨越障礙除冰的兩臂除冰機器人和三臂除冰機器人。分別如圖 1988年東京電力公司研制了光纖復合架空地線（OPGW）巡檢移動機器人。該機器人利用一對驅(qū)動輪和一對夾持輪沿地線爬行，能跨越地線上的防震錘、螺旋減震器等障礙物。遇到線塔時機器人采用仿人攀爬激勵，縣展開攜帶的弧形手臂，手臂兩端勾住線塔兩側(cè)的地線，構(gòu)成一個導軌，然后本體順著導軌滑到線塔的另一側(cè)；待機器人家齒輪抱緊線塔另一側(cè)的地線后，將弧形手臂折疊收起，以備下次使用。機器人運動控制有粗略和精準定位兩種模式，粗略控制是吧線塔和地線的資料數(shù)據(jù)預先的編制好程序輸入機器人，劇此控制機器人的行走和越障；精確定位控制則根絕傳感器反饋的信息進行控制。機器人攜帶的損傷探測但愿采用渦流分析的方法探測光纖復合架空地線（OPGW）鎧裝層的損傷情況，并將損傷情況記錄到磁帶上。 美國TRC公司1989年研制了一臺懸臂自治巡線機器人原型。他能沿架空線長距離爬行、執(zhí)行電暈損耗、絕緣子、結(jié)合點、壓接頭等視覺檢查任務，對探測到的線路故障數(shù)據(jù)預處理后傳送給地面人員。當機器人遇到桿塔時，利用手臂采用仿人攀援的方法從側(cè)面越過桿塔，但結(jié)構(gòu)龐大，不方便跨線和下限操作。 1990年日本法政大學的Hideo Nakamura等人開發(fā)了電器列車饋電電纜巡檢機器人。機器人采用多關(guān)節(jié)小車結(jié)構(gòu)和“頭部決策，尾部跟隨”的放生控制體系，以10cm/秒的速度沿電纜平穩(wěn)爬行，并跨越分支線，絕緣子等障礙物。 泰國的S.Peungsungwal等人2001年設計了一臺能夠自給電的巡線機器人樣機，采用了電流互感器從電力線路上獲取感應電流作為機器人的工作電源，并初步實現(xiàn)了根據(jù)攝像機圖像判斷電力線上的絕緣子等障礙物的視覺導航功能，不過該試驗型巡線機器人僅能在兩線塔間電力線上爬行，沒有比跨障能力，遇到障礙物便自動停止前進。它能在地面位置，將獲取的數(shù)據(jù)和圖片資料儲存在數(shù)據(jù)記錄器中。地面工作人員可回放復查，進一步確定損傷情況。 4、高壓巡線除冰機械人的目標 設計一種適應各種環(huán)境，體積小，可以高速、高i校的除去覆蓋在電線上的冰，且能跨越障礙，并能進行可見光圖像掃描和線路運行狀態(tài)錄像。 參考文獻 [1]吳功平，肖曉輝，肖華等。架空高壓輸電線巡線機器人樣機研制[J]，電力系統(tǒng)自動化，第30卷，第13期，2006.7:237-240 [2]肖曉輝，史鐵林，杜娥。巡線機器人的動力學建模研究[J]，機械與電子，2004.11：44-47 [3]周風余，李貽斌，吳愛國等，高壓巡線機器人的設計與實現(xiàn)[J],機械科學與技術(shù)，第25卷第5期，2006.5:623-626. [4]邵威.輸電線除冰機器人結(jié)構(gòu)設計及仿真。三峽大學碩士學位論文。2011.5 [5]王耀南，魏書寧，印峰，曹文明。輸電線路除冰機器人關(guān)鍵性綜述。機械工程學報，第47卷第23期，2011.12。 [6]張峰，郭銳，趙金龍等。輸電線路除冰技術(shù)及除冰機器人設計。