电力铁塔攀爬机器人直线推杆机构设计与分析.pdfVIP

机械设计与制造 第 3期 52 Machinery Design Manufacture 2012年 3月 文章编号：1001—3997(2012)03—0052—03 电力铁塔攀爬机器人直线推杆机构设计与分析术 } A【bstract】Fortheautomationofpowertransmissioninspectionandmaintenance，血dual—armarticu一{ ；latedrobotwhichCnaclimbelectricitypylonsflexiblyisproposedtope咖珊dnagerousaerialclimbingde—i 》tectionwork．Thesymmetricalandcompactmechnaismstructureoftherobotsidevelopedwith2grippers 《 ；and5-DOF，whichuadaciouslyadoptsthelinearrodunits，whichmaysupp thedualarmswell，￡orealize{ ；rgipingnadloosingmotion,thusthetorquerequirementfordrivingmotorissubstnatiallylessenedcompar-{ ；ngtothetraditionaljointsdesignwhichisdrivedbymotorwithlragetorquedirectly．Then0CADmodelof { lthelinerarodunitsisproposed．AndstaticsnaalysisnadsimulationusingAdams$oflwareraeputforword．2 }Compraingtothetraditionalmethoddrivedbymotordirectly， analysisnadsimulationresultscoati { ；thatthedesingcanreducethetorqueofthemotor．PrototypeExperimentsdemonstratethatthedesingpFin--i ★来稿 日期：2011-05—08 ★基金项 目：四川省科技厅资助项 目(2008GZ0156) 第3期 王 蕾等：电力铁塔攀爬机器人直线推杆机构设计与分析 53 服 自身重力 ，而且其攀爬环境相对复杂，所以机器人具备以下特 匀速旋起这一种运动情况进行分析，比较采用电机直驱关节和采 点：体积小、重量轻、刚度高、有越障和灵活的转向能力。机器人采 用直线推杆关节两种方案。 用对称设计原则，由手臂、手爪和用于调整两手臂角度变化的直 当机器人处于此运动状态时，后手臂保持静止不动，因此只 线推杆机构三部分组成，如图1所示。其关节分配情况如下：两个 考虑前手臂的受力情况。机器人处于初始位姿时，两臂所成夹角 实现手臂抬起落下的旋转关节，两个实现手爪转动的旋转关节， 最dx(30。)，此时前臂与水平方向所成角度 的最小值am=15。； 一 个实现两手臂张合的移动关节。 机器人最终位姿，两臂所成夹角最大 (120。)，此时Ot的最大值 105。。 3．2．1电机直驱关节方案分析 大多数的两足机器人 ，手臂旋起落下动作的完成是通过在 两臂连接处设置旋转关节，并采用大转矩电机驱动，静力学受力 情况，如图3所示。 图1电力铁塔攀爬机器人及机构简图 机器人两臂上端通