一种四轮双臂巡检机器人越障特性分析.pdf

第10期
机槭设计与制造
2012年10月
Machinery Design Manufacture
167
文章编号:1001-3997(2012)10-0167-03
一种四轮双臂巡检杺器人越障特性分析
郭伟斌2王洪光1凌烈』景风仁
(1.中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,沈阳110016;2,中国科学院研究生院,北京100049)
Obstacle Crossing Performance Analysis For a Four Wheels and Two
Arms Inspection Robot
GUO Wei-bin 2, WANG Hong-guang, LING Liel, JING Feng-
(1. State Key Laboratory of Robotics, Shenyang Institute of Automation(SIA), Chinese Academy of Sciences( CAS)
henyang 110016, China; 2. Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
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摘要)为了满足输电线路巡检机器人完成一个耐张段内的工作任务,针对500kV超高压架空
输电线路地线环境,提出了一种新型的四轮双臂移动机器人机构。详细分析了机枘的红成及跨越障碍
的原理,总结出两类典型的越障机构,并分析了机构尺寸与运动参数关系。根据越障原理,总结出该机
构所具有的四种基本越障模式,给出了越摩模式参数表,最后综合出直搭与耐张塔的越障流程。实验
室搭建了两类杆塔环境,实验结果表明该机器人可沿架空地线平稳、可靠地行走,越障能力强,安全性
好
关键词:越障性能;运动分析;架空地线;巡检机器人
Abstract ] A new mobile robot mechanism with four wheels and two arms is raised for 500kv extra
high voltage Gws ( Overhead Ground Wires ), to fulfill the tasks between the strain sections for the power
wo types of crossing mechanism are summarized. he parameters and motion are simulated. Four basic ob
stacle-crossing modes are obtained based on the crossing principles, and the crossing modes parameters are 3
t listed. T hen the motion processes for suspension touer and strain tower are synthesized. Two types of towers
are constructed and experiments showe that the robot can walk on OGWS stably and reliably. The robot
mechanism has high crossing capability, and the obstacle-crossing movements are safe
Key Words: Obstacle Crossing Performance; Motion Analysis; Overhead Ground Wires; Inspec-
tion Robot
swといいしトいいトトひひいロャいー事といートート
中图分类号:TH16;mP4:TM7文献标识码:A
1引言
多,控制复杂。轮臂复合式机构,如加拿大魁北克水电研究院,
架空超高压线路的巡检对于保证电力大动脉的连续运行意国外某大学即,国内某大学叫,中科院沈阳自动化所研制的机器
义重大。然而,在野外高空带电的恶劣作业环境下,人T巡检危险人,其原理是通过半衡质心来越障,大都足双臂,机构紧湊,具有
性大,强度高。直升飞机巡检成本高,易受天气影响,且不适合精较好的沿线行走及越障性能,是目前广泛采用的巡检机器人机构
细巡检。鉴于以上原因,输电线路巡检机器人"逐渐成为研究的型式。
热点。研制一种能够在架空输电线路髙效可靠地行走,并能够灵
针对架空地线环境,提出了一种新型的四轮双臂移动机器
活安全地跨越线路上各种障碍物(防振锤、悬垂金具等)的机器人人机构。机构越障中不必进行质心平衡,越障平稳。介绍其越障原
机构,是输电线路巡检机器人研究的难点之
理,建立机构运动模型,分析了越障性能。对两类杆塔的跨越运动
从越障原理上刘分,目前研究的巡检机器人有辅助臂式机进行规划,实验验证了该机构的越障能力,为巡检机器人机构设
构,如一些科研人员研制的机器人,其原理是通过辅助越障,计和运动控制提供了理论依据
能跨越大尺寸障得,但机构笨重。摆臂式机构,如日本N实验2输电线路环境描述
室四,一些科研人员研制的机器人,其原理是通过设计摆动机构
500kV输电线路环境极其复杂,包括线路通道、导线、地线、
的轨迹来避障,大多包含三个以上手臂,容易自动控制,越障比较直线塔、耐张塔等,研制的四轮双臂移动机器人工作在500V架
平稳,但存在越障效率和对障碍尺寸适应性的问题。多节分体式空地线上。直线塔用来支撑导线和地线,承受垂直载荷,如图1
机构,如国外某即陕验室、国外某大学,中科院自动化所研制的(a)所示。耐张塔承受架空导线和地线的张力载荷,可用于线路的
机器人,其原理是多节分别跨越,越障比较平稳,但机器人关节较转向,如图1(b)所示。耐张塔两侧地线不连续,呈异面直线关系,
次来稿日期:2011-12-26大基金项目:863计刘项目:超高压输电线路巡检机器人技术与系统(2006AA04Z203);国家自然科学基金项目(60875082)