履带式巡检机器人机构设计与运动学仿真

【摘要】： 本文在论述高压输电线路巡检工作的特点及国内外高压输电线路巡检机器人研究现状及发展趋势的基础上，对国内外研制的高压线路巡检机器人机械结构进行了比较分析，提出了新型履带式高压线路巡检机器人的机械结构设计方案，根据该方案进行了履带式高压线路巡检机器人的机械本体结构设计及运动学仿真分析。 基于仿生学原理，针对原有样机重量大、控制复杂、运行不稳定等缺陷，本文在保持原有样机优点的基础上提出了新型高压输电线路巡检机器人机械本体机构，其中采用履带式行走机构提高了机器人运行的稳定性及爬坡能力；采用开放式单体手掌机构简化了控制环节；采用折叠式柔性臂机构使得整体结构紧凑，质心变化平稳；总体设计使得机器人质量大幅度减小，质心变化更加平稳，稳定性得到了极大提高。 本文在分析巡检机器人结构特点的基础上，建立了巡检机器人的运动结构简图和运动学模型。基于旋量理论和矢量积法，对机器人的运动学进行分析，求出了巡检机器人的运动学方程；并且采用指数积法对巡检机器人的雅可比矩阵进行了求解。 最后利用虚拟样机技术对机器人的运动学进行了模拟仿真。借用UG软件建立了机器人的虚拟三维装配模型，利用UG和ADAMS软件间的通用Parasolid格式将UG中的模型导入ADAMS软件中，并对巡检机器人典型的工况进行了运动仿真。