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為了提高電力系統的自動化水平,減輕電力工人在檢修高壓輸電系統時的勞動強度,同時保障其人身安全,提出并設計了一種可以攀爬電力鐵塔的5自由度關節式機器人,給出了機器人的CAD模型,分析了其在鐵塔兩種位置攀爬過渡的能力.根據機器人機構特征,提出、分析和比較了蠕蟲式和扭轉式攀爬步態.蠕蟲式攀爬步態即機器人本體的兩連桿之間角度周期變化,兩爪交替前進;扭轉式攀爬步態即機器人本體不動,爪部回轉關節旋轉180°使得機器人整體扭轉半周.在機械系統動力學仿真軟件ADAMS環境下,對機器人采用這兩種步態在鐵塔主材表面、橫擔側面和上表面3種方位攀爬情況進行了仿真,計算和分析了不同情況下機器人各關節轉矩和系統能耗,得出最適合鐵塔各種方位的攀爬步態:在橫擔上攀爬時應采用能耗較小的扭轉式步態,但是在主材表面攀爬時兩種步態能耗接近,需考慮障礙類型選取合適的步態.仿真結果為機器人的攀爬步態規劃及控制策略提供了依據,同時樣機試驗結果也驗證了兩種攀爬步態的可行性.
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