攀爬电力铁塔机器人的爬行方案设计.pdf

攀爬电力铁塔机器人的爬行方案设计 Adesign ofthe climbing mechanism of apower tower climbing robot 李红卫,赵世平,陆小龙 LlHong-wei,ZHAO 。LUXiao-long (四川大学制造科学与工程学院,成都610065) 摘要:目前电力特种机器人的研究主要集中在巡线机器人方面,用于巡检电力铁塔的机器人还鲜有成果。攀爬电力铁塔机器人爬行方案的设计,是研制攀爬电力铁塔机器人的基础。本文通过分析比较几种爬行机构,结合攀爬电力铁塔机器人的性能要求及工作环境确定了该机器人的一种爬行方案。关键词;攀爬机器人;电力铁塔;爬行机构中圈分类号:THll3 文献标识码:A 文章编号:1009-01 34(2010)11(I--)一01 00-05 Doi:.1 009-01 (1-).31 0引言目前,采用高压和超高压架空电力线路进行电力输送是远距离输送电力的主要方式?。电力铁塔及电力线长期显露在野外,分布地点多,绝大部分远离城镇,所处地形复杂,自然环境恶劣,因受到持续的机械张力、风吹日晒、材料老化等的影响,经常会出现断股、磨损、腐蚀、螺丝松动等问题。因自然原因或人为破坏造成的微小损坏或缺陷,都可能扩大,最终导致严重的事故12】。因此,对电力输电设备的日常巡检与维护是有效保障输电设备安全、可靠输送电力的基础工作。,传统的巡检方法普遍采用的是人工巡检、手工记录的工作方式,需要工作人员逐塔巡视。这种方法费时费力,而且受恶劣的自然环境影响, 工作条件艰苦、巡检周期长、效率低,同时,人工攀爬铁塔及上线检测对工作人员存在安全隐患口l。因此,急需开发可以替代或部分替代电力工人日常巡检作业的新型设备。随着机器人技术的发展,电力特种机器人成为特种机器人领域的一个研究热点。但目前对电力特种机器人的研发热点基本上都是针对电力线巡检的巡线机器人,国内外已经先后成功研发出一些巡线机器人,并在进一步的投入人力物力进行巡线机器人的研发工作。然而用于巡检与维护电力铁塔的机器人还未多见到相关的研究与报道。因此,研究和开发用于攀爬电力铁塔的巡检机器人是很有必要的。研制攀爬电力铁塔的机器人的意义在于能够代替人工巡检、提高效率和检测精度、降低成本等,长远来看,当攀爬电力铁塔机器人技术达到一定程度,它还可以负载巡线机器人自主上线,甚至集攀爬铁塔与上线巡线于一身,实现电力巡检的全面自动化。 1攀爬电力铁塔机器人的研究现状 ,国内外设计的可以在电力铁塔空间桁架上爬行的机器人主要有以下几种爬行机构:电磁吸附式攀爬机构、步进式攀爬机构、蠕动跨越式移动机构。 (University ofWales, Bangor)设计的一种电磁吸附式的攀爬电力铁塔机器人方案,如图l(a)(b)所示H1。该机器人由三部分组成:中部、头部和尾部。其中,中部具有旋转机构,可以作转向运动。头部与尾部分别用导向杆与中部连接,在齿轮齿条的带动下可以分别相对于中部作伸缩运动。三部分都有各自的电磁吸附装置,同一时刻有两部分吸附,另一部分运动。其运动方式如图1(c)所示。但是由于该机器人没有垂直于前进方向的自由度,电磁铁部分又没有