为了提高小型履带式壁面移动机器人的安全性,采用COMSOL软件对履带吸附结构进行优化设计。结合磁路设计原理,设计合理的磁路结构,研究影响该结构吸附性能的主要结构参数;根据各参数的影响效果及影响程度,对关键影响参数进行分析、研究,在保持吸附单元外形尺寸不变的情况下,提高吸附单元的吸附能力,完成永磁吸附单元的尺寸优化;将优化后的吸附单元按照履带吸附机构直线阵列,研究充磁方向、中心距对吸附性能的影响,完成吸附结构的阵列优化。优化后,吸附单元的吸附力提高,同时减少了吸附单元阵列对吸附力的影响。

首登输电铁塔检修人员缺乏完善的临时防坠保护装置,研发输电铁塔攀爬机器人替代首登人员登塔,可以保障登塔人员的人身安全。根据实际作业环境及其功能要求,结合仿生学原理,提出了一种基于仿生蚕特征的攀爬机器人模型。对机器人进行结构设计并分析攀爬过程中吸附的稳定性,建立机器人运动学模型;对其作业空间进行了仿真分析,验证了机器人结构的合理性。试制物理样机并进行相关攀爬实验,实验结果表明,该机器人具有替代首登人员登塔的可行性。

针对550 kV架空输电线路巡检机器人在运行过程中对线上金具识别不稳定及自主越障效率低等问题,基于多传感器信息融合的方法,结合机器人在线越障过程的特点,提出了一种基于多传感器信息融合自主越障方法与策略,并进行了在线自主越障实验。结果表明:以巡线机器人为平台,基于多传感器信息融合的机器人自主越障策略是可行的,提高了机器人越障运动的准确性和灵活性,保证机器人安全可靠的运行。

针对目前混凝土管片生产过程中主要靠人工实现圆弧曲面抹平的情况,设计一种三轴联动自动抹平设备。根据人工抹平混凝土曲面的方式,利用2个直线轴和1个旋转轴联动实现圆弧曲面的插补运动和刀具角度调节。电气控制系统以GSK25iMb数控系统为核心,运用时间分割插补法进行圆弧插补运算,实现对混凝土管片圆弧曲面的自动抹平。通过UG对圆弧曲面进行路径规划,保证刀轨覆盖整个圆弧表面。进行了现场实验,结果表明:抹平后的混凝土管片表面平滑无凹凸,可达到生产精度要求;该设备极大地提高了混凝土管片的生产效率。

随着国家电网的发展,高压输电线路的人工巡检任务日趋繁重,因此利用智能机器人技术代替传统的巡检方法已经是国内外研究的热点。结合目前国内外巡检机器人的研究现状,对其机械结构研究现状进行了分析,并归纳了其类型以及行走机构、越障机构的结构特征,提出了电力巡检机器人的发展趋势。

应用机器人替代人工实现架空输电线路的精益化管理,对解决线路运维结构性缺员造成的影响具有十分重要的意义。针对目前巡检机器人存在的线路改造工作量大、巡检效率低、智能化程度低等问题,提出一种三臂抱臂式巡检机器人及与之匹配的悬挂式过桥装置设计方法,包括整体设计、结构设计、控制系统、感知系统等。对机器人关键结构和悬挂式过桥装置进行了仿真分析,验证了机器人结构设计的合理性和悬挂式过桥装置的可行性。样机测试结果表明该机器人仅需在耐张塔处搭建过桥设施,即可实现全线连续可靠自主巡检。

为研究涡旋式膨胀机内部流体的流动特性，本文在分析涡旋式膨胀机工作原理的基础上，建立了内部工作腔的二维模型。模拟计算采用了动网格和标准k-ω湍流模型，利用Fluent 6．3模拟实现了涡旋膨胀机内部气体非定常流动的动态分析，得到了不同转角时刻的压力分布和速度分布图，模拟结果表明膨胀腔内压力和速度的分布存在不均匀性。为深入研究膨胀机的工作特性提供了参考依据。

研究变基圆渐开线涡旋膨胀机的型线方程及膨胀容积问题。本文首先根据涡旋机正常工作的原则，推导出了变基圆半径渐开线型线构成涡旋膨胀机所必须满足的条件，然后根据变基圆半径渐开线涡旋型线的构成条件求出了变基圆半径涡旋线的型线方程。依据型线方程给出了动涡盘和静涡盘内外壁面的坐标方程，根据坐标方程画出了变基圆半径渐开线构成的涡旋腔，并分析了变基圆半径渐开线型线构成涡旋膨胀机的几何特点。最后根据涡旋腔的容积变化规律和啮合点的特性，求出了各个腔室的展角范围，并以第二膨胀腔为例，利用法向等距线法推导出了变基圆半径渐开线涡旋膨胀机各个腔室的容积计算公式，为进一步研究变基圆半径渐开线涡旋膨胀机提供了一定的理论基础。