高压输电线路沿线地理环境复杂、线路长,经常穿越山河湖泊与密林,使得巡检难度大,耗费成本高。因此,针对110kV高压输电线路,设计了一种轻量化双臂巡线机器人,通过减少机器人整体自由度,减轻机器人自重,降低控制难度,从而使其更加稳定与节能。同时提出一种自主越障方式,能够跨越110kV输电线路上防振锤、跳线等障碍物。通过运用标准D-H法建立了巡线机器人的运动学模型,并在Robotic工具箱中对巡线机器人的越障过程进行建模仿真。通过仿真得到了越障过程中机器人越障臂各关节的运动参数曲线,验证了该巡线机器人连杆参数及越障步态设计的合理性。

针对扫地机器人越障高度较低的问题,设计了一种触发式液压辅助越障机构。该机构无须额外驱动即可使机器人在正常行驶和越障模式之间来回切换,减小了控制单元的复杂度。首先,介绍了机构各模块的结构组成和工作原理;其次,利用UG软件绘制了辅助越障机构的三维结构图,分析了驱动轮在越障临界点的受力,给出了辅助驱动力的计算公式;再次,对其易损件——液压杆进行静力学分析,并对装有触发式液压辅助越障机构的扫地机器人进行了越障仿真,从理论上验证了该机构的可行性;最后,根据扫地机器人的产品参数,结合实际工况,制作了辅助越障机构,并将其搭载在扫地机器人上进行实验。理论分析与实验结果表明,触发式液压辅助越障机构能提供足够的辅助驱动力,提高了扫地机器人的越障高度,有效解决了扫地机器人在越障时因动力不足而被卡死的问题。研...

为提高巡检机器人行走稳定性及越障性能,解决煤矿井下非结构化和复杂未知环境的安全巡检问题,提出一种浮动式巡检机器人移动底盘的设计方案。阐述巡检机器人浮动式移动底盘的结构设计及工作原理,分析巡检机器人越障过程,推导巡检机器人质心位置,得到越障高度与移动底盘位姿关系。运用ADAMS建立巡检机器人虚拟样机,模拟机器人在井下各种复杂路面行走及越障过程。结果表明:所设计的浮动式移动底盘提高了巡检机器人在井下复杂路面行走的稳定性

针对灾后现场地形环境复杂且危险J生大的特点，提出一种基于机器视觉的灾后救援机器人（RWTT-I）系统。机器人由视觉控制系统、两个相同的可变形双曲柄（parallelogram double crank，PDC）模块和轮履替（replaeeable wheeltrack，RWT）模块组成。每个PDC模块都可以独立的通过变形越过台阶、壕沟等障碍物，RWT模块在驱动力作用下能以轮式和履带式两种运动模式在各种地形环境下运动，通过视觉系统确定障碍物的位置尺寸来控制机器人调整PDC或RWT模块来越障救援。机器人系统成功的进行越障实验，表明了其越障性能能够满足灾后救援机器人的项目要求。具有很大的应用价值和推广意义。

针对传统高压输电线路巡检机器人作业范围小,受障碍物尺寸限制以及不能跨越引流线等问题,通过观察长臂猿手臂和运动特点,结合仿生学原理,提出了一种基于灵长类动物特征的三臂对称分布式高压输电线路仿生机器人,并建立了机器人的虚拟样机。结合ADAMS软件仿真分析了机器人模拟长臂猿在线路行走及跨越引流线过程,并通过实验反复验证,验证了机器人仿生机构的合理性与稳定性,同时机器人能够稳定可靠的跨越线路障碍,具有越障效率高等优点。

薄煤层综采工作面空间狭窄,环境恶劣,针对薄煤层综采工作面地形环境,设计了一种四摇臂结构的履带式巡检机器人辅助工人完成日常检修工作。由达朗伯原理和牛顿—欧拉方程,建立了机器人在越障前和越障爬升过程中的动力学模型,分析得到了不同地面摩擦系数和前摇臂倾角对主驱动电机输出力矩的影响规律,该规律可为该结构的机器人越障前的前摇臂倾角动作规划提供参考,同时为驱动电机的合理选型提供理论依据,有利于提高巡检机器人的越障性能。

针对一些工作场合对爬壁机器人有较高的越障性能要求,设计了一种包含4个三角形履带轮组构成的磁吸附爬壁机器人.首先设计了三角履带爬壁机器人的整体结构,研究了越障过程中机器人结构变化,以及爬行越障和翻转越障通过原理.建立了翻转越障过程动力学模型,该模型体现了机器人机构尺寸等因素对电机输出力矩的影响.根据此模型,能确定机器人越障过程所需最小驱动力矩.利用ADAMS软件进行仿真验证,仿真结果证明了动力学模型的正确性,表明了机器人结构简单,具有较强的越障能力.

针对现阶段国内外智能轮椅的缺陷，设计了一种集上下楼梯、辅助站立、越障等功能于一体的多功能水平载人椅。与此同时，利用自动调节座椅水平。蜗轮蜗杆减速器自锁等方法，保证了轮椅在上下楼梯、越障时的安全性和可靠性。

针对复杂环境对机器人的移动要求,提出了一种新型六足移动机器人的设计思想.设计了机器人的主要结构,对该机器人的设计进行阐述,并分析了其越障构态的变化特点.用静力学方法对机器人进行了越障理论分析,建立了六足机器人参数化模型,经ADAMS对机器人进行机构运动仿真,获得了机器人运动学特性曲线,为机器人总体系统设计与数值计算提供了参考依据.

针对高压输电线路在覆冰导线除冰效率较低且稳定性差的难题,根据灵长类悬臂运动仿生学原理设计了一种新型除冰机器人双臂交越避障结构,主要包括驱动臂、驱动轮、驱动电动机及主控箱等。其中驱动臂包括驱动轮机构、旋转关节以及升降关节;驱动轮机构包括行走轮和除冰轮等,分别用于机器人的前进和除冰。整个驱动臂通过驱动轮悬挂在分裂导线上,驱动轮机构下端通过旋转关节和升降关节相互联接。通过分析阐明了双臂结构交越避障原理,并利用科学软件对结构驱动模型进行仿真。结果表明,该除冰机器人的仿生双臂交越避障结构能有效提高机器人除冰过程中运行稳定性,极大地提高除冰效率。