针对目前人工带电更换间隔棒检修作业过程中存在效率低、劳动强度大、人身安全得不到保障等问题,设计一种适用于双分裂输电线路间隔棒带电检修的四轮移动机器人。通过分析作业环境及作业对象,设计双臂各带机械手的机器人结构并确定最优的自由度;分析作业过程中的关键技术,提出旧间隔棒拆卸与新间隔棒安装的机器人作业运动规划;在INVENTOR环境下开发机器人虚拟样机三维模型,对作业过程中作业臂的关键状态进行运动学建模;在MATLAB环境下对机器人作业臂进行运动学仿真。结果表明:所设计的双分裂输电线路移动作业机器人虚拟样机能够满足带电检修作业需求,可为机器人物理样机开发提供参考。

输电线路带电作业机器人通过双轮行驶于高压电缆,刚性的机器人系统和柔性的输电线路之间构成了复杂的刚柔耦合系统,特别是在刚性系统和柔性系统的轮线接触处表现出较强的非线性复杂耦合特性。为保障机器人作业过程的稳定性,获取较好的作业动态性能,分别建立了柔性导线、刚性机器人以及柔性导线-刚性机器人的耦合动力学模型。基于该模型,在ADAMS中分几种不同典型工况对带电作业机器人线上作业行为的动力学特性进行了仿真研究。通过仿真特性

针对基于运动学正解的蒙特卡罗法在求解机械手工作空间时,难以得到包域边界特征,而偏置型机械手的工作空间及未包域空腔形状直观性不强等问题,建立了基于连杆长度及关节角范围的包域边界点模型,得到所研究偏置型机械手的工作空间内、外边界曲线表达式,并描绘出直观、精确的工作空间透视图。通过对两种方法的理论分析及仿真求解,验证了运动学正解及蒙特卡罗法所求工作空间的正确性,并可直观看出其工作空间存在曲面包络的内未包域空腔,最后通过对内未包域空腔、工作空间体积及性能的分析,证明该偏置型机械手具有良好的工作空间性能,对偏置型机械手工作空间的研究具有理论指导意义和实践应用价值。