斜拉橋纜索檢測機器人運動學及結構研究.pdf

1、纜索機器人是一種能夠攜帶相關設備攀爬纜索并對其進行高空作業(yè)的爬行機器人。它的出現(xiàn)是近年來各學科技術發(fā)展、人類對生產方式不斷探索和改進的必然產物。這種自動化裝備不但可以完成斜拉橋纜索的檢測、清洗、噴涂、彩裝等任務，而且還可以應用在其它類似纜索結構的生產領域，經(jīng)濟效益十分可觀。
　　本論文以實現(xiàn)斜拉橋纜索的智能、快速檢測為目標，通過分析研究，提出了一種新型、電驅動的斜拉橋纜索檢測機器人的結構方案。該機器人在設計上采用對稱框架式結構，體

2、積小、重量輕，除了能實現(xiàn)斜拉橋纜索的高效檢測功能外，經(jīng)過改裝，還可以完成其它的高空作業(yè)任務。機器人的主體部分近似一個等邊三角形，由三個相同型號的電機驅動，通過對稱均布于本體兩側的六個輪子實現(xiàn)機器人的運動。機器人驅動系統(tǒng)采用同步帶傳動，檢測速度要求大約為1.5m/min左右，通過各驅動輪上的編碼器實現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)運動控制。
　　在提出總體結構方案的基礎之上，本文還對機器人進行了運動學和運動同步分析，綜合考慮機器人向上爬行和向下爬行的運

3、動要求，推導出了機器人的驅動附著條件，從而對電機的選型計算和零部件的設計提供了必要的依據(jù)和參考。同時，本論文還運用了三維設計軟件Pro/ENGINEENR建立了機器人的實體模型，并結合機器人的結構特點，運用該軟件中的Mechanica模塊對機器人的關鍵零部件進行了結構優(yōu)化設計，使其結構達到了輕質優(yōu)化的目的，大大降低了機器人機體質量。最后，在該軟件的機構設計模塊中對機器人進行了運動仿真分析，模擬機器人的運動過程，檢驗各元件之間的干涉情況和