爬杆机器人动力学仿真及其驱动转矩控制研究

为改善爬杆机器人驱动性能,结合机器人虚拟样机与动力学仿真,提出一种前馈补偿与PID调节优化驱动转矩波动的复合控制方法。在ADAMS中建立机器人多体动力学模型,进行了攀爬运动仿真;在Simulink中搭建了PID控制系统,调节夹块位移量;依据夹持传动的“力矩-位移”数学模型,建立了含有前馈补偿的复合控制系统。由联合仿真可知,采用单一PID控制的机器人,提高夹块位移控制精度会引起驱动转矩波动的增加;复合控制减少了驱动转矩的波动,且驱动转矩的调整幅值比PID控制降低了约24.7%,提高了机器人在攀爬运动中驱动系统的输出效能。

遥控旋转爬杆平台设计与控制策略研究

针对当前电网中高空作业危险性大、自动化程度低等特点,研制出一种用于电力系统高空作业的爬杆机器人。确定爬杆机构的整体设计参数,采用旋转爬行与夹紧固定的组合方式,实现爬杆的功能,其本体由提升机构和抱夹结构组成,两者都是电动的,采用碳纤维复合零件替代简单的金属零件,达到轻质设计的目的。

天桥“爬杆”衰落原因及创新发展路径

爬杆作为天桥传统体育的重要组成部分,如今却逐渐淡出大众视野,仅零星存在于艺术表演中。文章基于对非物质文化遗产传承人的访谈及实地调研,运用文献资料法和逻辑分析法对天桥爬杆衰落原因进行剖析,研究结果:(1)大众审美由“练”向“演”转化,爬杆演出编创需紧跟时代;(2)旧的传承方式堵住了爬杆项目发展之路;(3)如今训练方式趋向更安全、更科学、更大众,旧有方式已落后。并提出建议:(1)依靠天桥地区,回归市场,完善表演链,开拓新的表演渠道;(2)确定以传承人为主体,拓宽人才培养渠道;(3)针对不同场景,优化技术体系,推进全民健身。

用于水泥电杆爬杆的仿生机器人设计

针对配电带电作业和生产生活中存在的大量爬杆作业的需求,本文设计了一款适合电力作业、能够在杆上攀爬的仿生爬杆机器人,提出了其总体设计思想,介绍了其设计要点、运动原理、总体设计、传动装置结构方案,并结合5G技术实现了低延时传输与电气控制,最终实现了仿生爬杆机器人自主爬杆,从而在其达到指定高度之后开展部分电网检修工作。

爬杆式配网智能验电接地机器人的作业控制方法

为解决配电网人工验电、接地工作繁重且危险的问题,设计了一种轮式爬杆验电接地机器人。针对机器人攀爬锥形电杆存在的姿态不平和打滑现象,提出了一种基于复合模糊PID的顶升调平控制方法,保证了机器人爬杆的稳定性。分析了不同攀爬速度对机器人控制效果的影响,将机器人攀爬速度设计在合理区间。采用YOLOX视觉检测算法对接地环进行目标检测与定位,整体识别率达到95%以上;通过深度相机得到接地环的深度信息,整体识别精度可达到2 cm以内。提出了基于关节电机位置、速度、力矩的三环控制方法,解决了机器人验电精度不高和抓取接地环不稳固的问题。最后完成了机器人样机研制,并在10 kV配网现场进行了爬杆和验电接地试验。该项目设计的机器人作业控制方法有效性和实用性较高,可在同类工程推广应用,也为同类研究提供参考和借鉴。

10kV旁路负荷开关爬杆助手的研究与应用

配电网旁路不停电转供作业作为重要的带电检修手段之一,2022年在云南电网不停电作业中的占比已达到40%。不停电转供作业中使用的旁路负荷开关作为核心工具,具有开断、通流、绝缘的功能,但因其重量较重,敷设方式已不能满足企业高质量发展的要求,在长时间转供电时,还需要专人看守,浪费人力。为此,提出旁路负荷开关爬杆助手,其由遥控电机、滑轨、变速器等组成,具有电动提升和人力提升2种模式,高度可控,有效提升了旁路转供作业安全性和人机工效,解决了停电检修作业时的人力资源浪费问题。

双爪式爬杆机器人的夹持性能分析

双爪式攀爬机器人已成为一类重要的和主流的攀爬机器人,这类机器人中两端手爪对攀爬对象抓夹的安全性和可靠性是攀爬的前提条件和基本要求,也是一个关键问题。基于此,在介绍自行开发的双爪式爬杆机器人Climbot之后提出这类机器人抓夹圆杆时的夹持力封闭性问题,对封闭性进行论证。分别分析机器人进行平面攀爬和空间攀爬时对支撑端夹持器产生的负载形式,建立其力平衡模型。基于该模型,计算夹持器的各种尺寸参数对夹持性能的影响,并对计算结果进行系统的分析。通过几组攀爬夹持试验对提出的夹持模型进行验证。结果对夹持器的设计和攀爬安全性的保证具有重要的参考和指导意义。

爬杆机器人研究现状与展望

为推动爬杆机器人的发展,对爬杆机器人的现状进行分析,对其发展方向进行展望。将现有爬杆机器人分为滚动式爬杆机器人、夹持式爬杆机器人、仿生式爬杆机器人和吸附式爬杆机器人4大类,着重介绍其工作特点及国内外爬杆机器人领域中具有代表性的一些研究成果。通过对4类爬杆机器人性能对比分析,提出爬杆机器人的技术难点,并结合当前新技术的发展,从新型化、多功能化、模块化、独立化和智能化5个方面展望爬杆机器人的未来研究方向。该研究有较高的实用参考价值。

继电器控制的爬杆机器人

为了制作既能爬杆又能按规定投球的机器人,设计并试制了气动机器人。阐述了它的结构、动作原理、电器控制原理和各种特点。该机器人通过继电器和棘轮机构进行控制,其设计独特,在实际运行中,具有动作可靠、投球准确,还有结构紧凑和投资低的特点。

爬杆机械手的原理性设计

提出了一种以曲柄连杆机构进行夹紧、以螺旋线运动方式进行爬升的爬杆机械手的原理性方案 ,并具体分析了其功能的实现原理 .

气动爬杆机器人的研制

针对市政工程中需要大量的爬杆作业等的需求,研制了一种基于气动元件的爬杆机器人。该机器人应用四只两种类型的气缸实现机器人的爬杆作业,机器人本体应用红外遥控驱动的单片机控制。该机器人载重可达10kg,可广泛替代人工应用到市政爬杆作业中。

电力系统高空作业爬杆机器人结构设计与性能分析

为解决目前电力系统高空作业危险性高、自动化程度低的问题,设计了一种电力系统高空作业爬杆机器人。首先,根据电杆参数与实际作业情况确定爬杆机器人总体设计参数,通过蠕动式爬升与夹持式固定相结合实现爬杆功能,其主体包括升降结构和抱夹结构,均由电机驱动,使用碳纤维复合材料零部件替换简单金属部件以实现轻量化设计;然后,对其攀爬性能与夹持性能进行研究,分析其攀爬运动步态与控制方式;最后,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对抱夹结构进行仿真模拟,对爬杆机器人的关键性部件进行仿真。实验结果表明:爬杆机器人应力分布较为均匀,应变较小,符合设计要求,可为进一步改进设计方案提供参考。

基于PLC的气动爬杆机器人设计

在市政工程中,有大量的安装、维修等工作需要爬杆作业,且随着科技的进步,高空作业高度越来越高,人工作业越发困难,传统的人力喷水清理方式的缺点已日益显著。设计了一种基于PLC的气动爬杆机器人,给出了其设计方案、硬件与软件系统设计,并通过联机调试证明了其正确性。

爬杆(绳)机器人的研制

本文介绍了一种结构灵巧、安装容易、控制方便、应用前景广阔的爬杆(绳)机器人的结构、原理及其控制系统。

一种SMART PLC控制的气动爬杆机器人的设计

在众多应用型机器人中,气压驱动的爬杆机器人以其控制简单、环保节能、价格便宜、经济适用等优点,得到了人们越来越多的关注。设计了一种以西门子SMART PLC为控制器,以AirTAC气动元件为驱动的爬杆机器人,由一套可移动的机体结构、传动机构、传感系统、控制系统组成,可以进行爬杆工作,协助人们进行高危工作。该气动爬杆机器人的控制方法和结构,对仿人体设计的工程型机器人研究具有一定的借鉴和参考价值。

基于三菱PLC设计的气动爬杆机器人

随着科学水平的进步,机器人在生产生活中的应用越来越广泛,它的出现取代了人类在建筑等高危险行业的工作。利用三菱FX3U系列的PLC、亚德客的气动元件和组态王设计而成的爬杆机器人,能进行施工爬杆作业,协助人们进行高危工作。FX3U系列PLC是近年三菱推出的高性能微型机,与以往的FX2N系列产品相比性能提高很大,Air TAC的气动产品在国内市场占有率高且拥有良好的性价比,利用亚控的组态王与PLC的通讯交换数据,可以远程监控爬杆机器人工作。

黔北苗族爬杆类运动项目竞技特征及路径发展分析

黔北苗族"踩山坪"活动节、"六月六夯彩苗寨"风情节,融入了爬花杆、采月亮、舞高桩等体育竞技表演项目。通过对它们起源、演变及竞技特征的调查分析,认为它与战争、宗教、民族传统文化、民族生活习性息息相关。透过它们丰富的文化内涵和价值功能,建立地域性传承发展路径,构建区域文化竞技表演品牌,以便更加有效地促进黔北苗族区域经济、民族文化、竞技运动、旅游产业的健康发展。

仿人型爬杆机器人的设计

仿人型爬杆机器人的设计,通过模仿人爬树的动作,即用双手和双脚分别夹放树干,配合身体伸缩实现上下爬行,从而实现爬杆机器人的蠕动式爬升。由于蜗轮蜗杆承载能力强并且具有很好的自锁能力,在需要具有很强自锁能力的机械中,蜗轮蜗杆机构被广泛应用。爬升部分采用电机正反转驱动蜗杆带动蜗轮旋转,通过带动四杆机构的摆动,实现爬升的动作,并对爬升过程中的杆进行了受力的分析,确定了其爬升的必要条件。

关节-轮式爬杆机器人多姿态力学模型与稳定性研究

现有的爬杆机器人在研究中常侧重于越障能力或负载能力某一方面,无法同时满足实际生产对这两方面提出的高要求,为此设计了一种新型关节-轮式爬杆机器人,兼具了轮式机器人较强的负载能力和关节式机器人良好的越障能力。建立了爬杆机器人在轴向、周向、翻转运动姿态下的整体力学模型和基于稳态侧偏理论的弹性车轮力学模型,研究了夹紧力对运动方向和稳定性的影响。根据理论计算结果,在ADAMS中对爬杆机器人虚拟样机进行动力学仿真,实现了三种姿态下的稳定运动,验证了机器人设计及力学模型的正确性。

仿树袋熊爬杆机器人的结构设计与仿真分析

分析树袋熊的攀爬步态,获得树袋熊关节角度的变化规律,揭示树袋熊的攀爬机理.根据树袋熊的攀爬特性,利用仿生学原理,提出爬杆机器人的结构设计,用于清洗和维护电线杆、路灯杆和斜拉桥等高层杆状建筑.采用三维建模软件Creo建立爬杆机器人的三维模型,利用动力学仿真软件ADAMS进行爬杆机器人的仿真分析.结果表明,爬杆机器人上层底板与下层底板在竖直方向的移动距离均为150 mm,爬杆机器人上层底板与下层底板在竖直方向的速度变化范围均为0~20 mm/s,爬杆机器人齿轮与齿条的最大接触力950 N,为后续的结构优化提供参考.