机械5

机构运动简图 机器人模型整体设计参数如下： (1)导线直径D≤25 mm； (2)小车自重m≤20 kg； (3)电机功率降1．2 W，电压如12 V； (4)小车行走速度y=0．26 m／s。 越障过程图 除冰机器人越障时技术难度最大的是跨越导线上的附属元件．包括绝缘子、线夹、防震锤和间隔棒等障碍物。机器人需要满足以下几个功能： 越障有效、越障过程应平稳、越障完成后能适时随动。这也就要求机器人在线上应能够保持姿态平稳，不与线路附件干涉。考虑到机器人越障时的平稳性、安全性和有效性．机器人的越障方式是模仿猴子爬树的方式进行越障。也就是采用手臂交替前进方式进行越障。目前单导线巡线机器人的手臂模式主要有2种，一种是双手臂模式，一种是三手臂模式。综合考虑各因素，本除冰机器人采用双手臂结构。目前越障方式有：手臂上升式越障、手臂上升旋转式越障、手臂上升偏转式越障、轮子剖分式越障。考虑到除冰装置和夹紧装置的安装以及通过减少控制电机数量来提高控制能力方面考虑，本机器人采用的是上升偏转式越障。这种越障方式有2种实现方法：一是采用2个电机分别控制上升和偏转这2个动作；二是设计一个可以实现上升偏转的导轨，这样就可以通过一个电机控制来完成手臂的上升和偏转动作，从而提高机器人的控制性能。本设计中采用后者。具体越障动作：当机器人遇到障碍物时．首先机器人整体停机．启动越障电机，电机带动越障手臂在越障导轨上上升到行走轮脱离导线，越障电机继续工作带动整个越障手臂在越障导轨上发生偏转。直到整个越障手臂不与障碍物发生干涉时。越障电机停止：然后前面的整个越障手臂在前进电机的带动下．通过丝杠推动整个前面的机构部分越过障碍物；越过障碍物后，越障电机反转，越障手臂即可复位。在越障机构设计中。可以采用直线电机来取代电机加丝杠的驱动方式。使得机器人的结构更为简单，定位更加精确．反应速度更快。机器人具体越障动作如图所示。 机器人跨越悬垂绝缘子等障碍物时一只手臂悬空，另一只手臂越过绝缘子，而此时障碍物另一侧导线上的覆冰未清除，轮子和铣刀处于一个平面上面，这样就会造成轮子无法在电线上落脚的情况．基于这种情况的考虑，提出了第2套除冰方案．具体示意图如图所示，采用2个铣刀，其中铣刀中心线和导线中心线垂直，在无障碍物时和上面的除冰装置类似，铣刀电机驱动铣刀旋转除导线两侧面的覆冰，后面的楔形块在机器向前行走的推力作用下可以破碎铣刀未清除的覆冰．当遇到悬垂线夹这样的障碍物时，首先还是行走电机停机，然后启动驱动螺杆运动的电机，使电极正转，在螺杆转动下带动与螺母相连的楔形块以及前面的铣刀一起向前推进，直到将通过悬垂线夹并且将线夹前面的覆冰除掉，直到当一只手臂越障后轮子可以落到导线上面为止．当除完该段覆冰后，螺杆电机反转将刚前进的装置收回，然后再进行如上述的越障动作．图第2套方案除冰机构 1.除冰滚刀 2.滚刀支架 3.破冰盾 4.破冰盾支架 5.破冰锥 6.破冰锥预紧螺栓 7.破冰锥套 8.推杆突起 9.破冰锥推杆连接 10.凸轮 11.电磁感应耦合电源装置 12.破冰电机 13.冰层厚度测量装置 14.输电线 15.行走装置和夹紧装置 16.控制装置