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除冰機(jī)器人的設(shè)計 摘 要 如今對輸電線路實施除冰是防止冰災(zāi)的有效途徑，如何具體的除冰方法則應(yīng)用了除 冰機(jī)器人，除冰機(jī)器人造價低，工作效率高，安全可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)在線除冰作業(yè)，不影 響電力的輸送，是一項很有發(fā)展前景的課題。目前機(jī)器人在高壓輸電線路上的應(yīng)用主要 是線路巡檢。而對線路除冰的應(yīng)用還鮮有研究。本文對除冰機(jī)器人本體設(shè)計、越障規(guī)劃。 主要研究內(nèi)容如下。首先，在分析了輸電線路結(jié)構(gòu)和除冰作業(yè)要求的基礎(chǔ)上，指出現(xiàn)有 巡線機(jī)器人結(jié)構(gòu)運用到除冰作業(yè)中的缺陷，設(shè)計了一種除冰機(jī)器人本體機(jī)構(gòu)，并對其越 障的動作進(jìn)行了規(guī)劃。所選的減速器和電機(jī)仍能滿足要求，從而證明了除冰機(jī)器人的合 理性，為了保證電力系統(tǒng)的可靠性，提高高壓輸電線除冰的效率，減少損失，維護(hù)工人 的安全，開發(fā)一種可以替代或部分替代工人進(jìn)行除冰作業(yè)的新型設(shè)備一直是國內(nèi)外相關(guān) 研究的熱點。因此，研制安全有效的除冰機(jī)械以代替人進(jìn)行導(dǎo)線除冰具有較好的應(yīng)用前 景和實用意義。 關(guān)鍵詞：除冰機(jī)器人；機(jī)構(gòu)設(shè)計；電動機(jī)；越障規(guī)劃 Abstract Now on the transmission line icing is to prevent the implementation of ice disaster in an effective way, how specific deicing method is applied the deicing robot, deicing robot has the advantages of low cost, high work efficiency, safety and reliability, can realize online deicing operation, does not affect the transmission of electricity, is a promising subject. The current robot on HV power transmission lines is mainly applied to transmission line inspection. On line deicing application is little research. The deicing robot design, planning, negotiation dynamics analysis are studied. The main research contents are as follows. Firstly, on the analysis of the transmission line structure and deicing operation on the basis of the requirements of inspection robot for power transmission lines, design a kind of deicing robot body mechanism, and the obstacle of action planning. improve the high voltage transmission line deicing efficiency, reduce the loss, maintain the safety of workers, the development of a replacement or partial replacement workers were deicing operation of new equipment has been in the domestic and foreign related research. Therefore, the development of safe and effective deicing machine to replace the human to lead deicing and has better application prospect and practical significance Key words：Deicing robot; mechanism design; Motor; rigid-flexible coupling dynamics 目 錄 摘 要 .................................................................................1 1 引言 .................................................................................1 1.1 問題的提出及研究意義 ..............................................................1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ....................................................................1 1.3 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展史 ................................................................2 1.4 導(dǎo)線覆冰的原因 ....................................................................3 2 高壓輸電線路的覆冰 ...................................................................4 2.1 不規(guī)則覆冰和不同期脫冰 ............................................................4 2.2 除冰的方式方法 ....................................................................4 2.3 輸電線路的抗冰 ....................................................................5 3 除冰機(jī)器人機(jī)構(gòu) .......................................................................7 3.1 除冰機(jī)器人種類 ....................................................................7 3.1.1 線纜除冰機(jī)器人 ...............................................................7 3.1.2 可跨躍障礙多分裂機(jī)器人 .......................................................8 3.1.3 電力設(shè)施的微波除冰裝置 .......................................................9 3.2 前端多環(huán)銑刀 ......................................................................9 3.2.1 成型銑刀的結(jié)構(gòu)參數(shù) ..........................................................10 3.2.2 成型銑刀截面的計算 ..........................................................13 3.3 機(jī)械升降平臺 .....................................................................14 3.3.1 升降平臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式 ......................................................14 3.3.2 升降平臺零件設(shè)計 ............................................................15 3.4 電機(jī)的選擇 .......................................................................17 3.4.1 升降步進(jìn)電機(jī) .................................................................17 3.4.2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī) ................................................................19 4 控制系統(tǒng)的設(shè)計 ......................................................................21 4.1 機(jī)器人的控制系統(tǒng) .................................................................21 4.2 基于運動卡的控制系統(tǒng)的建立 .......................................................22 4.2.1 總體方案的確定 .................................................................22 4.2.2 機(jī)器人控制工作原理 .............................................................23 4.3 軟件編程語言的特點 ...............................................................24 4.4 指令系統(tǒng) .........................................................................24 4.5 運動控制程序運行過程的簡介 .......................................................25 參考文獻(xiàn) ..............................................................................26 致 謝 ................................................................................27 1 引言 1.1 問題的提出及研究意義 現(xiàn)如今西南的很多地方出現(xiàn)了連續(xù)的低溫雨雪冰凍天氣，并且遭受了很嚴(yán)重的冰雪災(zāi)害。 國家減災(zāi)委員會專家已定性為：“西南地區(qū)發(fā)生的冰雪災(zāi)害，是世界上比較大面積、極 端性氣候事件，影響的地區(qū)人口之多是世界罕見的” 。冰災(zāi)造成中心的城區(qū)正值春節(jié)期間 停電、停水很多天，交通、通訊 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 題目 高壓線除冰機(jī)械人 系 別 工程技術(shù)系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 李佰君 學(xué) 號 05208338 指導(dǎo)教師 楊義勇 職 稱 教授 2012年 05月 01日 本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計誠信承諾書 畢業(yè) 設(shè)計題目 除冰機(jī)器人機(jī)構(gòu)、控制設(shè)計 學(xué)生姓名 李佰君 專業(yè) 機(jī)制 學(xué)號 05208338 指導(dǎo)老師 楊義勇 職稱 教授 所在系別 工程技術(shù)系 誠信承諾 本人慎重承諾和聲明： 我承諾在畢業(yè)論文（設(shè)計）活動中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)規(guī)范，在本人的畢業(yè)論文中不剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點、思想和成果，不篡改研究數(shù)據(jù)，如有違規(guī)行為發(fā)生，我愿承擔(dān)一切責(zé)任，接受學(xué)校的處理。 學(xué)生（簽名）： 年 月 日 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 學(xué)生姓名 李佰君 學(xué)號 05208338 班 級 08機(jī)制三班 指導(dǎo)教師 楊義勇 職稱 教授 單 位 中國地質(zhì)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 除冰機(jī)器人機(jī)構(gòu)、控制設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求： 第一：設(shè)計除冰機(jī)器人的整個形狀布局以及各個零部件的大小尺寸，材料，結(jié)構(gòu)。 第二：設(shè)計除冰機(jī)器人的控制系統(tǒng)。 第三：除冰機(jī)器人在線纜上行走的運動形式和動力裝置。 第四：模擬除冰機(jī)器人的運動仿真。 第五：除冰的機(jī)構(gòu)在不同的冰層使整體除冰的效果保證最好。 主要參考資料： [1] 王肖然. 供電線路快速除冰方案[J ]. 發(fā)明與創(chuàng)新, 2008年6月。. [2] 李海，張吉等 .架空高壓輸電線除冰機(jī)器人設(shè)計[J ]. 中國科技信息，2010年第19期。 [3] 王超，魏世明，廖啟征. 高壓輸電線上除冰機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計[J ].機(jī)械工程與自動化，2010 年2月。 [4] 繆思怡，孫煒，張海霞. 基于小波矩的高壓輸電線路除冰機(jī)器人障礙智能視覺識別方法[J ]，機(jī)器人，2010年5月 [5] 許馮平.關(guān)節(jié)式管外行走機(jī)器人運動學(xué)研究[j].機(jī)械傳動，2005，6（29）：22-24. [6] 張家梁等.氣動蠕動式纜索維護(hù)機(jī)器人的研制[j].機(jī)器人，2000，9：397-401. [7] 張家梁等.氣動管外爬升機(jī)構(gòu)的研究[j].機(jī)械工程師，1997，7：7-8. [8] 周成武，董繼先.氣動爬纜機(jī)械手的研究和設(shè)計[j].陜西科技大學(xué)學(xué)報，2004，22：60-62. [9] 畢道欽等.氣動蠕動式管外爬行機(jī)器人的設(shè)計與實現(xiàn)[j].機(jī)械制造，2005，3：38-40. [10] 張家梁等.管外摩擦輪自爬升機(jī)構(gòu)的研究[j].現(xiàn)代機(jī)械，1999，3：32-33. 畢業(yè)設(shè)計應(yīng)完成的主要工作： 1.畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 2.畢業(yè)設(shè)計開題報告 3.畢業(yè)設(shè)計文獻(xiàn)綜述 4.畢業(yè)設(shè)計的翻譯文章及外文原文 5.畢業(yè)論文 6.相關(guān)圖紙 畢業(yè)設(shè)計進(jìn)度安排： 序號 畢業(yè)設(shè)計各階段內(nèi)容 時間安排 備注 1 查閱資料并撰寫畢業(yè)設(shè)計開題報告 2011.12.10-2011.12.20 2 指導(dǎo)教師審核開題報告,學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)老師意見做進(jìn)一步修改 2011.12.21-2011.12.22 3 系里組織開開題報告會 2011.12.21-2011.12.22 4 由指導(dǎo)老師指導(dǎo)查閱資料，并翻譯外文資料 2012.12.23-2011.12.31 5 撰寫文獻(xiàn)綜述，經(jīng)指導(dǎo)老師審閱后著手畢業(yè)論文的寫作 2012.01.01-2012.01.20 6 開始編寫畢業(yè)設(shè)計工作計劃，進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計的撰寫 2012.01.21-2012.03.06 7 整改論文 2012.04.29-2012.04.30 8 畢業(yè)設(shè)計答辯 2012.05.05-2012.05.19 課題信息： 課題性質(zhì)： 設(shè)計■ 論文□ ? 課題來源： 教學(xué)□ 科研■ 生產(chǎn)□ 其它□ 發(fā)出任務(wù)書日期： 2011.12.6 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見： 教研室主任簽名： 年 月 日 學(xué)生簽名： 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學(xué)生姓名 李佰君 學(xué)號 05208338 專業(yè)班級 08機(jī)制三班 指導(dǎo)教師 楊義勇 職稱 教授 單 位 中國地質(zhì)大學(xué) 課題性質(zhì) 設(shè)計■ 論文□ 課題來源 科研■ 教學(xué)□ 生產(chǎn)□ 其它□ 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 除冰機(jī)器人機(jī)構(gòu)、控制設(shè)計 研究的目的及其意義 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人越來越廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)中。機(jī)器人的研究與應(yīng)用水平己經(jīng)成為一個國家經(jīng)濟(jì)實力和科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。我國自1987年實施國家“863“高技術(shù)研究發(fā)展計劃以來，就把智能機(jī)器人研究確立為自動化領(lǐng)域的主體之一。目前，開發(fā)輸電線路機(jī)器人代替人工作業(yè)以提高除冰效率和維護(hù)人員安全以成為國內(nèi)外研究的熱點。然而在機(jī)器人研究領(lǐng)域并未出現(xiàn)與輸電鐵塔檢測相關(guān)的成熟方案，落后的人工檢測桿塔方法不僅危險性高，而且缺乏準(zhǔn)確度，無法完全排除安全隱患。因此提出一款用于輸電鐵塔檢測的機(jī)器人代替人工作業(yè)，以提高其工作效率，安全性和準(zhǔn)確性就具有較好的應(yīng)用前景和實用意義。本論文因此討論一種安全有效的輸電鐵塔攀爬機(jī)構(gòu)用于該類機(jī)器人的研究。 國家電網(wǎng)的快速建設(shè)，超高壓大容量輸電線路的應(yīng)用也越來多，然而電網(wǎng)線路所覆蓋的地理環(huán)境極為復(fù)雜，常常經(jīng)過人跡罕至的崇山峻嶺，這就給輸電線路維護(hù)上造成了很大的困難。特別是在寒冬臘月的時候，輸電鐵塔和輸電線路往往出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，極易發(fā)生輸電鐵塔倒塌和輸電線路斷裂，給國家電力系統(tǒng)帶來極其嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致全國各地不同程度的大范圍長時間的停電，嚴(yán)重影響人們的日常生活和企業(yè)的正常安全生產(chǎn)，直接或間接的給國家和人民帶來無法估量的損失。目前已有各種類型的輸電線路除冰機(jī)器人出現(xiàn)，用于除去高壓輸電線上覆蓋的積冰，避免輸電線路發(fā)生斷裂。然而，無論是人工除冰還是機(jī)器人除冰都需要由電力人員爬上輸電鐵塔進(jìn)行操作。因此輸電鐵塔在寒冷嚴(yán)酷的環(huán)境下是否出現(xiàn)了裂紋等安全隱患就關(guān)系到了維護(hù)人員和設(shè)備的安全問題。另外若輸電鐵塔出現(xiàn)隱患對于電網(wǎng)系統(tǒng)也是一個嚴(yán)重的威脅?；谏鲜銮闆r，就有必要設(shè)計一款針對于輸電鐵塔的檢測機(jī)器人用于輸電鐵塔的安全檢測維護(hù)，以解決人工上塔探傷時危險性高、準(zhǔn)確性低、勞動強度大、工作效率低的問題。從而確保人員和設(shè)備安全，保證電網(wǎng)安全，在災(zāi)害下挽救更多的國家財產(chǎn)，最大程度的減少損失。因此本論文在已發(fā)明的壁面攀爬檢測機(jī)器人的基礎(chǔ)上，提出一種用于輸電鐵塔檢測的機(jī)器人代替人工作業(yè)，以提高其工作效率，安全性和準(zhǔn)確性。 研究現(xiàn)狀 目前，研究開發(fā)輸電線路檢測、除冰機(jī)器人已經(jīng)成為了熱點。國外發(fā)達(dá)國家相對來說起步較早，例如在20世紀(jì)80年代末,日本、美國、加拿大等發(fā)達(dá)國家先后開展了高壓輸電線路巡檢機(jī)器人的研究工作。然而針對輸電鐵塔的檢測機(jī)器人研究并不成熟。但國外的壁面攀爬機(jī)器人發(fā)展技術(shù)相對成熟，一些壁面攀爬機(jī)器人已應(yīng)用在清潔窗戶和墻面或用于檢測偵查。 如：1990年東京工業(yè)大學(xué)的広瀬茂男領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在4足步行機(jī)器人的基礎(chǔ)上開發(fā)NINJA系列4足壁面移動機(jī)器人。其中NINJA-II實現(xiàn)了地面至壁面、壁面至天花板、壁面至相鄰壁面的移動過程，并對壁面移動機(jī)器人的特有步態(tài)——壁面步態(tài)（Wall Gait）和控制方法進(jìn)行深入研究。其后，該研究小組于1996年又開發(fā)了適應(yīng)高速公路路基大角度護(hù)坡作業(yè)的移動機(jī)器人TITAN VII，該機(jī)器人不僅實現(xiàn)了在土質(zhì)護(hù)坡上行走的目標(biāo)，還可完成打孔作業(yè)。上述步行式結(jié)構(gòu)的壁面移動機(jī)器人具有越障能力強的特點，易于實現(xiàn)復(fù)雜的多組合面轉(zhuǎn)換功能，但控制比較復(fù)雜。 國內(nèi)的機(jī)器人技術(shù)起步于上世紀(jì)80年代，技術(shù)水平較發(fā)達(dá)國家相對落后，在國家“863”高技術(shù)計劃的支持下，國內(nèi)的機(jī)器人發(fā)展技術(shù)較快。哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、上海交通大學(xué)在壁面移動機(jī)器人這一領(lǐng)域處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，許多科研單位也相繼推出了各自的壁面清洗機(jī)器人。針對我國核工業(yè)發(fā)展的需要，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所自行設(shè)計并研制我國的第一臺用于檢查核廢液儲罐壁厚及焊縫的壁面爬行式遙控檢查機(jī)器人，填補了國內(nèi)的空白。隨后，哈爾濱工業(yè)大學(xué)又相繼研制出單吸盤真空吸附車輪行走式壁面攀爬機(jī)器人從國內(nèi)外目前的研究成果來看，一般來說壁面移動機(jī)器人，不管其應(yīng)用領(lǐng)域是什么，執(zhí)行什么任務(wù)，都必須具有兩個基本功能：壁面靜態(tài)定位功能和移動功能。因此可以按照這兩大基本功能進(jìn)行分類。按吸附功能分，主要分為真空吸附、磁吸附兩類。真空吸附的承載能力受真空發(fā)生裝置所能達(dá)到的真空度和壁面環(huán)境的影響，通常承載能力不大。磁吸附法要求壁面必須是導(dǎo)磁材料，如鋼鐵表面等。這類機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，吸附力遠(yuǎn)大于真空吸附。如推力式，仿壁虎足掌吸附等等，其中仿壁虎足是通過分子間的作用力來吸附的，能夠不受壁面材料和表面狀況的影響，代表了今后壁面移動機(jī)器人發(fā)展的方向，但目前僅處于初步研究階段，離實用還有很長一段的距離。按運動方式分，可以分為連續(xù)移動和交替移動兩大類。連續(xù)移動類機(jī)器人又可分為輪式和履帶式兩類。共同特點是使用輪子行走和轉(zhuǎn)向，運動連續(xù)，移動速度快。缺點是一般需要在平面上行走，越障能力不強，不能實現(xiàn)壁面過渡，與真空吸附配合使用時，由于吸盤跟著一起運動，存在泄漏，因而負(fù)載能力有限。履帶式更是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)向不如輪式靈活。交替移動類機(jī)器人通常有兩個或者多個吸盤，分為兩組，一組吸附于壁面，另一組向行進(jìn)方向移動一段距離然后吸附，再讓前一組脫離吸附，往前移動。如此交替進(jìn)行。其特點是越障能力比較強，負(fù)載能力也比較大。但移動速度緩慢。足式機(jī)器人，框架式機(jī)器人等均屬于此類。其中足式機(jī)器人的腿從兩條到八條甚至更多，每條腿都有多個自由度，因而需要很多的電機(jī)等驅(qū)動機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難度大。吸附方式與運動方式組合，可得各種機(jī)器人，如單吸盤輪式壁面機(jī)器人，足式磁吸附機(jī)器人等，需根據(jù)不同的使用場合選用吸附和移動方式。 研究內(nèi)容： 第一：設(shè)計除冰機(jī)器人的控制系統(tǒng)。第二：除冰機(jī)器人在線纜上行走的運動形式和動力裝置。第三：模擬除冰機(jī)器人的運動仿真。第四：除冰的機(jī)構(gòu)在不同的冰層使整體除冰的效果保證最好。 研究方案： 基于冰層強度和溫度的特殊環(huán)境下工作問題的考慮，在設(shè)計中應(yīng)該選擇合適的材料，這種材料不但具有較好的強度和剛度，更重要的是，能在較冷的環(huán)境下能穩(wěn)定的工作而不至于是刀具損壞，從而達(dá)到較好的除冰效果，延長刀具的使用壽命，且具有較高的除冰效率。整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計也要盡量考慮合理安排動力的分配情況，在保證最好的除冰效果下，減少能量損失。同時要考慮機(jī)器本身對線纜造成的負(fù)擔(dān)。要選取合適的裝置功率，更加有效的提高除冰效率效率，而不至于使線纜因機(jī)器自身重量過大而造成破壞。在設(shè)計傳動裝置時也要對其功率和傳動比進(jìn)行校核。 進(jìn)度安排： 2011年12月21日-31日，在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下查閱資料，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計課題進(jìn)行外文資料閱讀，并翻譯外文資料； 2012年1月1日-1月20日，向指導(dǎo)教師匯報開發(fā)設(shè)計進(jìn)展、文獻(xiàn)閱讀情況，并撰寫文獻(xiàn)綜述。完成文獻(xiàn)綜述、外文翻譯的指導(dǎo)工作，將文獻(xiàn)綜述和外文翻譯定稿交與指導(dǎo)老師。經(jīng)指導(dǎo)教師審閱通過后著手畢業(yè)設(shè)計的繪圖及設(shè)計說明的寫作。 2012年1月21日-3月6日，開始編寫畢業(yè)設(shè)計工作計劃，進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計的撰寫階段。在假期內(nèi)利用電子郵件等方式與指導(dǎo)教師溝通，修改計劃和設(shè)計，指導(dǎo)教師填寫“指導(dǎo)記錄表”。進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計繪圖、實驗、實習(xí)等階段。 2012年3月8日前，接受學(xué)院、系對開題報告、文獻(xiàn)綜述、外文譯文的隨機(jī)抽查。提交畢業(yè)設(shè)計工作計劃，經(jīng)指導(dǎo)教師審閱同意后實施。 2012年3月9日—3月31日，完成畢業(yè)設(shè)計雛形，并定期向指導(dǎo)教師匯報進(jìn)度，聽取指導(dǎo)教師的意見和指導(dǎo)。 2012年4月1日—4月15日，進(jìn)入中期檢查階段，根據(jù)檢查情況，填寫“中期檢查表”。 2012年4月17日前，根據(jù)《中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范》完成畢業(yè)設(shè)計的寫作。 參考文獻(xiàn)： [1] 王肖然. 供電線路快速除冰方案[J ]. 發(fā)明與創(chuàng)新, 2008年6月。. [2] 李海，張吉等 .架空高壓輸電線除冰機(jī)器人設(shè)計[J ]. 中國科技信息，2010年第19期。 [3] 王超，魏世明，廖啟征. 高壓輸電線上除冰機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計[J ].機(jī)械工程與自動化，2010年2月。 [4] 繆思怡，孫煒，張海霞. 基于小波矩的高壓輸電線路除冰機(jī)器人障礙智能視覺識別方法[J ]，機(jī)器人，2010年5月 [5] 許馮平.關(guān)節(jié)式管外行走機(jī)器人運動學(xué)研究[j].機(jī)械傳動，2005，6（29）：22-24. [6] 張家梁等.氣動蠕動式纜索維護(hù)機(jī)器人的研制[j].機(jī)器人，2000，9：397-401. [7] 張家梁等.氣動管外爬升機(jī)構(gòu)的研究[j].機(jī)械工程師，1997，7：7-8. [8] 周成武，董繼先.氣動爬纜機(jī)械手的研究和設(shè)計[j].陜西科技大學(xué)學(xué)報，2004，22：60-62. [9] 畢道欽等.氣動蠕動式管外爬行機(jī)器人的設(shè)計與實現(xiàn)[j].機(jī)械制造，2005，3：38-40. [10] 張家梁等.管外摩擦輪自爬升機(jī)構(gòu)的研究[j].現(xiàn)代機(jī)械，1999，3：32-33. 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見： 審查結(jié)果： 同 意□ 不 同 意□ 教研室主任簽名： 年 月 日 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻(xiàn)綜述 系 別： 工程技術(shù)系 專 　業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 姓 名： 李佰君 學(xué) 號： 05208338 　 2012年5月1日 1 機(jī)械手研究的意義 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的應(yīng)用也越來越廣泛。在機(jī)械工業(yè)中，大量應(yīng)用于鑄、鍛、焊、沖、熱處理、機(jī)械加工以及裝配等工種。在其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工種中也均有應(yīng)用。在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用機(jī)械手的意義可以概括如下： (1)可以提高生產(chǎn)過程的自動化程度。 應(yīng)用機(jī)械手有利于在自動生產(chǎn)線中實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換、以及機(jī)器的裝配等的自動化程度，從而提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。 (2)可以改善勞動條件，避免人身事故。 在高溫、高壓、低溫、低壓、噪聲、臭味、有放射性物質(zhì)的環(huán)境場合，用人手直接操作是很危險的甚至是不可能的。而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或者全部代替人完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。 (3)可以減少人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)。 應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行作業(yè)，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一方面。因此，在自動化機(jī)床和綜合加工自動線上，目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的生產(chǎn)。 (4)用液壓系統(tǒng)來控制機(jī)械手，比一般的機(jī)械控制具有更好的穩(wěn)定性，并且控制的精確度更高。 (5)運用機(jī)械手可以實現(xiàn)連續(xù)的生產(chǎn)，而大大提高在生產(chǎn)線的工作的時間，從而能大幅提高勞動的生產(chǎn)率。 綜上所述，有效的應(yīng)用機(jī)械手，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢 2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 專用機(jī)械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入了以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時代。通用機(jī)械手可以應(yīng)用于更加多的場合，從而節(jié)約了不少的開發(fā)以及設(shè)計的成本。由于通用機(jī)械手的發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了智能機(jī)器人的研制。通用機(jī)械手涉及的內(nèi)容，不僅包括一般的機(jī)械、液壓、氣動等基礎(chǔ)知識，而且還應(yīng)用了一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通訊技術(shù)、計算技術(shù)、無線電控制、仿生學(xué)等，因此它是一項綜合性較強的技術(shù)。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一技術(shù)都很重視。幾十年來，這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷的修改，品種在不斷的增加，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷的擴(kuò)大。雖然在這方面相對于發(fā)達(dá)國家還有點落后，但是國內(nèi)現(xiàn)在也越來越感覺到機(jī)械手的重要性，國家大力支持相關(guān)的設(shè)計及產(chǎn)品的開發(fā)。在機(jī)器人的發(fā)展以及機(jī)械手的設(shè)計上也取得了一定的成果，國內(nèi)每年都將舉行機(jī)器人大賽，以增加研發(fā)單位的交流與合作。 (1)研制有更多自由度的液壓機(jī)械手，這樣機(jī)械手就可以變得更加的靈活，從而完成更加多的動作。 (2)研制帶有行走機(jī)構(gòu)的機(jī)械手，這種機(jī)械手可以從一個工作地點移動到另一個工作地點。 (3)研制維修維護(hù)方便的通用機(jī)械手。 (4)研制能自動編制和自動改變程序的通用機(jī)械手。 (5)研制具有一定感觸和一定智力的智能機(jī)械手。這種機(jī)械手具有各種傳感裝置，并配有計算機(jī)。根據(jù)仿生學(xué)的理論，用計算機(jī)充當(dāng)其大腦，使它進(jìn)行思考和記憶。用聽筒和聲敏元件作為耳朵能聽，用揚聲器作為嘴能說話進(jìn)行應(yīng)答，用熱電偶和電阻應(yīng)變儀作為觸覺和感觸。用滾輪或者雙足式機(jī)構(gòu)腳來實現(xiàn)自動移位。這樣的智能機(jī)械手可以由人的特殊語言對其下達(dá)命令，布置任務(wù)，使自動化生產(chǎn)線成為智能化生產(chǎn)線。 (6)機(jī)械手的外觀達(dá)到美觀的要求，盡量用最簡單的結(jié)構(gòu)和設(shè)備能完成更加多的動作． (7)研制具有柔性系統(tǒng)的通用機(jī)械手 目前，在國外廣泛應(yīng)用的再現(xiàn)式通用機(jī)械手，雖然一般也都有記憶裝置，但其程序都是預(yù)先編好的，或由人在工作之前領(lǐng)動一次，而后機(jī)械手可以按領(lǐng)動的工作內(nèi)容正確進(jìn)行再現(xiàn)動作。如果把這種再現(xiàn)式通用機(jī)械手稱為第二代機(jī)械手的話，那么現(xiàn)在處于研制階段的智能機(jī)械手就是第三代了?，F(xiàn)在研究的機(jī)械手正在朝著一種可以存儲大量的程序的并且可以改變并重新寫入程序的方向發(fā)展，而且機(jī)械手具有比原來的更多的自由度?，F(xiàn)在國內(nèi)具有越來越強的自主研發(fā)的單位，我相信在不久的將來，我國一定能夠趕上并將且超越發(fā)達(dá)國家在機(jī)械手乃至整個機(jī)械方面處于領(lǐng)先地位。 3夾持式手部結(jié)構(gòu) 夾持式是最常見的一種，其中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式:按手指夾持工件的部位又可分為內(nèi)卡式(或內(nèi)漲式)和外夾式兩種:按模仿人手手指的動作，手指可分為一支點回轉(zhuǎn)型，二支點回轉(zhuǎn)型和移動型(或稱直進(jìn)型)，其中以二支點回轉(zhuǎn)型為基本型式。當(dāng)二支點回轉(zhuǎn)型手指的兩個回轉(zhuǎn)支點的距離縮小到無窮小時，就變成了一支點回轉(zhuǎn)型手指;同理，當(dāng)二支點回轉(zhuǎn)型手指的手指長度變成無窮長時，就成為移動型?；剞D(zhuǎn)型手指開閉角較小，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，應(yīng)用廣泛。移動型應(yīng)用較少，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜龐大，當(dāng)移動型手指夾持直徑變化的零件時不影響其軸心的位置，能適應(yīng)不同直徑的工件。 (一)具有足夠的握力(即夾緊力) 在確定手指的握力時，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。 (二)手指間應(yīng)具有一定的開閉角 兩手指張開與閉合的兩個極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開閉角應(yīng)保證工件能順利進(jìn)入或脫開，若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。對于移動型手指只有開閉幅度的要求。 (三)保證工件準(zhǔn)確定位 為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶“V”形面的手指，以便自動定心。 (四)具有足夠的強度和剛度 手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運動過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動的影響，要求有足夠的強度和剛度以防折斷或彎曲變形，但應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，自重輕，并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上，以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳。 (五)應(yīng)考慮被抓取對象的要求 (1)抓取形狀 手指形狀應(yīng)根據(jù)工件形狀而設(shè)計。如工件為圓柱形．則采用“V”形手指；圓球狀工件用圓弧形三指手指，方料用平面形手指，細(xì)絲工件用尖指勾形或細(xì)齒鉗爪手指?？傊畱?yīng)根據(jù)工件形狀來選定手指形狀。 (2)抓取部位 抓取部位的尺寸盡可能是不變的．若加工后尺寸有變化，手指應(yīng)能適應(yīng)尺寸變化的要求，否則不允許定為抓取部位。對于工件表面質(zhì)量要求高的，抓取時盡量避開高質(zhì)量表面或在手指上加軟質(zhì)墊片(如橡皮．抱沫塑料．石棉襯墊等)，以防夾持時損壞工件。 (3)抓取數(shù)量 若用一對手指抓取多個工件，為了不發(fā)生個別工件的松動或脫落現(xiàn)象，在手指上可增加彈性襯墊，如橡皮、泡沫、塑料等 ，對于較長工件可采用雙指或多指抓取。 (六)應(yīng)考慮手指的多用性 手指是專用性較強的部件，為適應(yīng)小批量多品種工件的不同形狀和尺寸的要求，可制成組合式的手指，對于這種手指要求結(jié)構(gòu)簡單，安裝維修方便，更換迅速和準(zhǔn)確，以便擴(kuò)大機(jī)械手的使用范圍。 4 控制系統(tǒng) 機(jī)器人手的控制系統(tǒng)決定哪些潛在的靈巧技能能夠被實際利用，這些技能都是由機(jī)械系統(tǒng)所提供的。如前所述，控制系統(tǒng)可分為控制計算機(jī)即硬件和控制算法即軟件?？刂葡到y(tǒng)必須滿足以下幾個的條件：必須要有足夠的輸入輸出端口。例如，一具有9 個自由度的低級手，其驅(qū)動器至少需要9 路模擬輸出端口，且要有9 路從角度編碼器的輸入端口。如再加上每個手指上的力傳感器、觸覺傳感器及物體狀態(tài)傳感器的話，則端口數(shù)量將增加幾倍。需具備對外部事件快速實時反應(yīng)的能力。例如，當(dāng)檢測到物體滑落時，能立即采取相應(yīng)的措施。需具備較高的計算能力以應(yīng)對一些不同的任務(wù)。如可以對多指及物體并執(zhí)行路徑規(guī)劃、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及閉環(huán)控制系統(tǒng)等任務(wù)?？刂葡到y(tǒng)的體積要小，以便能夠?qū)⑵渲苯蛹傻讲僮飨到y(tǒng)當(dāng)中。在控制系統(tǒng)與驅(qū)動器及傳感器之間必須要電氣短接。特別是對傳感器來說，若沒有的話，很多的干擾信號將會干擾傳感器信號。 為了應(yīng)對系統(tǒng)的要求，控制硬件一般分布在幾個專門的處理器中。如可通過一個簡單的微控制器處理很低端的輸入輸出接口（馬達(dá)和傳感器），因此控制器尺寸很小，能輕易地集成到操作系統(tǒng)中。但是較高水平的控制端口則需要較高的計算能力，且需要一個靈活實時操作系統(tǒng)的支持。這可以通過PC 機(jī)輕易地解決。因此，控制硬件常有一個非均勻的分布式計算機(jī)系統(tǒng)組成，它的一端是微控制器，而另一端則是一個功能強大的處理器。不同的計算單元則通過一個通信系統(tǒng)連接起來，比如總線系統(tǒng)。 機(jī)器人手的控制軟件是相當(dāng)復(fù)雜的。必須要對手指進(jìn)行實時及平行控制，同時還要計劃手指和物體的新的軌跡。因此，為了減少問題的復(fù)雜性，就有必要將此問題分成幾個子問題來處理。另一方面涉及軟件的開發(fā)。機(jī)器人手其實是一個研究項目，它的編程環(huán)境如用戶界面，編程工具和調(diào)試設(shè)施都必須十分強大和靈活。這些只能使用一個標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)才能得到滿足。在機(jī)械人中普遍使用的分層控制系統(tǒng)方法都經(jīng)過了修剪，以滿足機(jī)械手的特殊控制要求。 參考文獻(xiàn)： [1] 張屹，邵威，高虹亮，羅成. 高壓輸電線路除冰機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計[J].三學(xué)大學(xué)學(xué)報，2008.12，Vol.30 No.6：P69-72. [2] 高虹亮，孟遂民，羅成，馬小強.架空輸電線路除冰機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].電力建設(shè)，2009.3，Vol.30 No.3：P93-96. [3] 甘辰予，陳勁生.LEGO 智能除冰機(jī)器人的設(shè)計[J].大眾科技，2009.10，No.10. [4] 蔣正龍，陸佳政，雷紅才，黃福勇. 湖南2008年冰災(zāi)引起的倒塔原因分析[J].高電壓技術(shù)，2008.11， Vol.34 No.11：P2468-2474. [5] 吳功平，肖曉暉，肖華，戴錦春，鮑務(wù)均，胡杰. 架空高壓輸電線路巡線機(jī)器人樣機(jī)研制[J].電力系 統(tǒng)自動化，2006.7.10，Vol.30 No.13：P90-107. [6] 張運楚，梁自澤，譚民. 架空電力線路巡線機(jī)器人的研究綜述[J].機(jī)器人， 2004.9，Vol.26 No.5:P467-473. [7] 許源 劉人瑋 李軍. 湖南電網(wǎng)防凍融冰體系改革之探討[J].2003,Vol.23 No.5:P24-27. [8] 李紅旗，陳志高，于欽剛，李翔，陳懿夫. 輸電線路機(jī)械除冰技術(shù)研究[J].自然災(zāi)害對電力設(shè)施的影 響與應(yīng)對研討會2008.5,Vol.23 No.5:P24-27 [9] 李寧，周羽生，鄺江華，彭琢. 輸電線路除冰技術(shù)的研究[J]. 防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報,2008.9, V01．10 No． 3:P33-37. [10] Serge Jourden. De—leer Installation at Lrvis Substation on Hydro Qurbec’s High Voltage System[J].SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY，20099，Vol.3 No.1：P1-6. [11] 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計[M]. 北京:高等教育出版社，2002. [12] 張紅先，李波，方針. 2008年湖南電網(wǎng)冰災(zāi)中技術(shù)措施的應(yīng)用效果分析[J]. 湖南電力,2008,Vol.3 No.3:P10-16 [13] 周良德，朱泗芳. 現(xiàn)代工程圖學(xué)[M]. 湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2002. [14] 濮良貴 ,紀(jì)明剛. 機(jī)械設(shè)計[M]. 北京：高等教育出版社，2006. [15] 杜蘊瑩，邢軍，王澄，葉勇，嚴(yán)行健. 南方覆冰災(zāi)害造成輸電線路倒塔原[16] 李慶峰，苑崢，吳 穹，高劍，宿志一，周文俊. 全國輸電線路覆冰情況調(diào)研及事故分析[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2008.5,Vol.32 No.9:P33-36. [17] 陸佳政。張紅先，李波，方針. 2008年湖南電網(wǎng)冰災(zāi)中技術(shù)措施的應(yīng)用效果分析[J]. 湖南電力， 2008,Vol.28 No.3:P10-16. [18] 何清，阮羚. 輸電線路除(融)冰新技術(shù)分析及實施可行性研究[J]. 湖北電力2008.4, Vol.32 No.2:P42-44. [19] 馬一民,白雪松. 淺談輸電線路除冰方法，[R].報告地:北京，報告會主辦單位：國網(wǎng)北京電力建設(shè) 研究院，2008.5. [20] 許樹楷，趙杰. 電網(wǎng)冰災(zāi)案例及抗冰融冰技術(shù)綜述[J]. 南方電網(wǎng)技 2008.4, Vol.2 No.2:P1-6. 6