一种仿尺蠖式输电线路巡检机器人越障运动分析

发布时间：2021-12-11 13:42

　　针对目前输电线路巡检机器人作业空间小、越障能力差的问题,通过观察与分析尺蠖运动特点,结合仿生学原理,提出了一种仿尺蠖运动的输电线路巡检机器人。运用运动学方法及虚拟样机技术对机器人蠕动式越障运动过程进行仿真与分析,仿真结果表明,机器人结构设计合理,具有较大作业空间,能以蠕动式运动方式跨越线路上引流线等复杂障碍。研制机器人样机并置于模拟线路环境进行实验,实验结果表明,机器人越障过程中重心波动平稳,越障性能稳定可靠。 

【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(19)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

尺蠖运动示意图

式(1)中:LAB、LOA、LOB分别表示点A与B、O与A、O与B之间的距离。行走臂末端为行走轮机构,可完成机器人行驶动作及行走轮开合动作。行走轮下部为中空腔体结构,机器人在低速状态下,可直接穿越防振锤障碍。除防振锤障碍外,针对线路上其他障碍,机器人均需以尺蠖式(蠕动式)运动方式完成两行走臂的交替越障,机器人前行走臂越障动作序列如图3所示。①机器人停止在障碍前方,中臂滑移至导轨前端后伸出抓取线路,如图3(a)所示,此时中臂的滑移动作相当于尺蠖的躯干收缩动作,机器人在中臂、后行走臂及箱体的作用下保持平衡;②前行走臂脱离线路并探寻障碍物另一侧合适的抓附点,如图3(b)所示,此时中臂底部的滑移机构与后行走轮相当于尺蠖身体中部的躯干部分,起推进作用;③在推进作用下巡检机器人前行走臂向前移动h距离,待前行走臂越过障碍物并找到合适的抓附位置A3后重新抓附线路,如图3(c)所示,后行走臂越障序列与前行走臂越障序列类似。

除防振锤障碍外,针对线路上其他障碍,机器人均需以尺蠖式(蠕动式)运动方式完成两行走臂的交替越障,机器人前行走臂越障动作序列如图3所示。①机器人停止在障碍前方,中臂滑移至导轨前端后伸出抓取线路,如图3(a)所示,此时中臂的滑移动作相当于尺蠖的躯干收缩动作,机器人在中臂、后行走臂及箱体的作用下保持平衡;②前行走臂脱离线路并探寻障碍物另一侧合适的抓附点,如图3(b)所示,此时中臂底部的滑移机构与后行走轮相当于尺蠖身体中部的躯干部分,起推进作用;③在推进作用下巡检机器人前行走臂向前移动h距离,待前行走臂越过障碍物并找到合适的抓附位置A3后重新抓附线路,如图3(c)所示,后行走臂越障序列与前行走臂越障序列类似。通过分析机器人蠕动式运动序列可以发现,在机器人前臂不外摆的情况下,机器人单次运动距离最大为从A1位置到A3位置,即中臂相对机器人本体的位置从C1到C2,即A1A3=C1C2=h,h和巡检机器人前后行走臂之间的距离有关,h的大小决定着机器人在手臂不外摆的情况下,机器人可通过的最大障碍尺寸。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3534783