500KV输电线路巡检机器人设计与运动控制技术研究

发布时间：2020-07-24 22:07

【摘要】：高压输电线长期裸露在室外,表面铝绞线由于自身机械张力和天气等原因,易产生磨损、锈蚀、断裂等不同程度的损伤,并且高压线路上可能挂附塑料、树枝、鸟窝等异物。这些破损和异物会对电力输送产生影响,甚至发生危险,造成电网瘫痪。为保证电力行业稳定持续地输送电能,需要对输电线路进行定期检修,目前的巡检方式仍以人工为主,巡检工人沿线路攀爬,体力消耗大,难度系数高,危险系数高。随着科技水平的进步,各领域逐渐开始机器人取代人工作业。目前的电力线路巡检机器人线路适应性差,爬升能力有限,不具有跨越直线杆塔的功能,且多为地线巡检机器人,对导线的巡检精度低。本课题设计了能用于相线行走的机器人,并研制出了巡检机器人样机,开展了性能验证。本文首先介绍了巡检机器人工作现场的线路特征和巡检作业环境,针对障碍物特征和技术指标,提出了巡检机器人的整体设计方案。设计了一种能用于相线行走的巡检机器人,六手臂机构冗余设计,加强行走稳定性;机器人本体可伸缩、弯折变形,以适应不同类型的线上障碍物;对机器人的关键部件进行了强度校核和模态分析。对机器人进行了正逆向运动学分析,工作空间分析和误差分析,针对不同类型的障碍物制定了合理的越障步态,并在Adams中对巡检机器人进行了运动仿真,分析了机器人对各类障碍物的通过能力。针对线路坡度不同和巡检速度变化的动态巡检工况,分别对巡检机器人的整体和行走机构进行了力学分析。对驱动轮的滑移现象进行了研究,得出行走最佳滑移率;分析了可能出现的几种驱动不协调情况,并得出了爬坡能力与夹紧力之间的定量关系。针对人机分离的作业模式,设计了分布式的控制系统框架,设计了系统的软、硬件布局,对机器人无动力切换拐点进行了求取。对巡检机器人行走过程中的打滑现象,进行了模糊化处理,设计了打滑抑制模糊控制器,并在MATLAB中进行了模糊关系仿真。最后,完成了行走组件的加工、装配及调试工作。在实验室搭建了模拟架空相线线路,对巡检机器人的行走组件进行了线上行走和爬坡能力测试等相关实验。实验结果证明,本课题的相线巡检机器人可以实现大角度的行走和越障任务。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242
【图文】：

常见

但由于续航，操控和稳定性等问题，效果依然不够理想。a) 线上巡检 b) 地面巡检 c) 直升机巡检图1-2 常见巡检方式随着科技水平的进步，和一线工作者的迫切需要，国内外逐渐开始提出机器人巡检的作业方式[9-12]。国家电网和南方电网的调研结果显示，国内 110kV 及以上输电线路总里程约 100 万公里，主干线路规划图如图 1-3 所示。按每 100 公里配置一台计算，共需要 1 万台巡检机器人，加上企业的需求，巡检机器人市场总产值约250 亿元。巡检机器人可以提高巡检工作的效率和质量，使巡检工人从艰辛的工作任务中得到解脱，因此研究线路巡检机器人具有重要意义和很大的市场空间。图1-3 电网规划图目前国内外高压线巡检机器人的研制处于探索阶段

巡检机器人可以提高巡检工作的效率和质量，使巡检工人从艰辛的工作任务中得到解脱，因此研究线路巡检机器人具有重要意义和很大的市场空间。图1-3 电网规划图目前国内外高压线巡检机器人的研制处于探索阶段，很多尖端技术没有得到

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本文编号：2769454