【正文】 第四個關(guān)節(jié)決定了機(jī)械手末端手端面坐標(biāo)系的姿態(tài)。將參數(shù)表中的參數(shù)代入式()，可以得到每兩個相鄰關(guān)節(jié)之間的變換矩陣。（）由此機(jī)械手的基座與手之間的總變換則為： （）其中n為關(guān)節(jié)數(shù)。 根據(jù)上述規(guī)則，給所有的連桿賦予坐標(biāo)系，并且可以建立i1和i坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系。如果是旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，z軸位于按右手規(guī)則旋轉(zhuǎn)的方向。連桿也可以是任意的長度(包括零)，可能被扭曲或彎曲，也可能位于任意平面上。同理，如果剛體保持現(xiàn)有的位置不變，只是在參考坐標(biāo)中的姿態(tài)發(fā)生改變，則新運(yùn)動坐標(biāo)系的表示也可以通過坐標(biāo)系左乘變換矩陣得到。一個剛體在笛卡爾空間表示可以這樣實(shí)現(xiàn)：通過在剛體上固連一個坐標(biāo)系，再將該固連坐標(biāo)系在空間表示出來。167。167。步進(jìn)式蠕動爬行機(jī)構(gòu)驅(qū)動裝置由直流電機(jī)、傘齒輪減速器、傳動軸、滾珠絲杠、螺母和直線導(dǎo)軌組成。電機(jī)可以選擇步進(jìn)電機(jī)或直流伺服電機(jī)。機(jī)器人驅(qū)動裝置是帶動各個關(guān)節(jié)到達(dá)指定位置的動力源。通過工作情況的需要，定出該巡線機(jī)器人的機(jī)械手運(yùn)動參數(shù)如下：大臂長：250mm 手腕長：72mm小臂長：400mm 末端執(zhí)行器長：344mm各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動范圍：關(guān)節(jié)1：177。BBR結(jié)構(gòu)由于采用了兩個彎曲結(jié)構(gòu)使結(jié)構(gòu)尺寸增加了，而RBR與前者相比結(jié)構(gòu)緊湊。機(jī)械手的手臂是執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的主要運(yùn)動部件，它用來支承腕關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器，并使它們能在空間運(yùn)動。行進(jìn)過程中檢測裝置不斷檢測前方障礙物的情況，同時攝像機(jī)對線路和機(jī)器人本身的工作狀態(tài)進(jìn)行拍攝，拍到的圖像通過無線設(shè)備實(shí)時傳輸?shù)降孛婀ぷ骰?，決定是否對線路進(jìn)行維護(hù)；同時對機(jī)器人本身的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，決定是否對機(jī)器人的運(yùn)動給予干預(yù)；4)機(jī)器人檢測到前方有防振錘時，由于手掌采用中空設(shè)計(jì)，因此機(jī)器人無需做任何調(diào)整，即可直接爬越；5)當(dāng)安裝在機(jī)械手前端的接近覺傳感器檢測到懸垂線夾時，機(jī)器人控制肘關(guān)節(jié)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使末端執(zhí)行器上移，直至驅(qū)動輪離開避雷線，然后手掌電機(jī)驅(qū)動手掌張開；其開合度要大于障礙寬度；之后，后面兩只手驅(qū)動電機(jī)繼續(xù)行走，當(dāng)中間手接近懸垂線夾時，前臂回落，同時手掌合攏，直至掛線；然后中間手電機(jī)驅(qū)動齒輪齒條機(jī)構(gòu)使中間手上移，然后手掌張開，接通前后兩手的驅(qū)動電機(jī)，繼續(xù)行走。從機(jī)構(gòu)學(xué)的角度分析了巡線機(jī)器人操作臂的角位移、角速度等。逐漸形成了較完善的機(jī)器人仿真系統(tǒng)。兩者的功能擴(kuò)展到對一般機(jī)構(gòu)的動力學(xué)仿真。計(jì)算機(jī)仿真是在研究系統(tǒng)過程中根據(jù)相似原理，利用計(jì)算機(jī)來逼真模擬研究對象。這些故障難以通過視覺檢查發(fā)現(xiàn)，我們可以采用紅外探測技術(shù)加以彌補(bǔ)。(4)實(shí)時視覺技術(shù)該技術(shù)主要涉及到視覺信息的實(shí)時采集、預(yù)處理、特征提取和模式識別。，并于2006年4月12日與錦州超高壓局合作開展了現(xiàn)場帶電巡檢試驗(yàn)，在其所管轄的500kV超高壓輸電線(東遼二線)上成功地完成了沿線行走，但沒有越障能力。美國TRC公司1999年研制了一臺懸臂巡線機(jī)器人原型。1988年，東京電力公司的Swada等人研制了光纖復(fù)合架空地線(OPGW)巡線移動機(jī)器人。在設(shè)計(jì)之初，就可以實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)的運(yùn)動分析、動力分析、載荷及應(yīng)力分析等，可大大提高機(jī)器人本體設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。由于巡線機(jī)器人可以克服上述缺陷，因此，巡線機(jī)器人已成為特種機(jī)器領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。由于輸電線路分布點(diǎn)多、面廣，絕大部分遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，所處地形復(fù)雜，自然環(huán)境惡劣，且電力線及桿塔附件長期暴露在野外，會受到持續(xù)的機(jī)械張力、電氣閃絡(luò)、材料老化的影響而產(chǎn)生斷股、磨損、腐蝕等損傷，如不及時修復(fù)更換，原來微小的破損和缺陷就可能擴(kuò)大，最終導(dǎo)致嚴(yán)重事故，造成大面積停電，從而造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會影響。........................................................................................................18167。......................................................................................1167。...............................................................................................29第四章 總結(jié)與展望....................................................................................30167。前者的巡檢精度低，勞動強(qiáng)度大，且存在巡檢盲區(qū)。其特殊的作業(yè)環(huán)境要求機(jī)器人能夠沿輸電導(dǎo)線全程運(yùn)行，包括沿輸電導(dǎo)線的直線段和耐張線段實(shí)現(xiàn)滾動爬行，跨越及避讓懸垂線夾、懸垂絕緣子、防振錘、耐張線夾等結(jié)構(gòu)型障礙物。利用仿真數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行修改，綜合仿真數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)對所設(shè)計(jì)的虛擬樣機(jī)性能做出準(zhǔn)確的評價及提出建議。機(jī)器人運(yùn)動控制有粗略和精確定位兩種模式，粗略控制是把線塔和地線的資料數(shù)據(jù)(線塔的高度、位置、電線長度、線路上附件數(shù)量等)預(yù)先編制好程序輸入機(jī)器人，據(jù)此控制機(jī)器人的行走和越障；精確定位控制則根據(jù)傳感器反饋信息進(jìn)行控制。其缺點(diǎn)是無法攀爬30度以上的斜坡而不能廣泛應(yīng)用。但大多數(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)階段，而輪式機(jī)器人由于其控制簡單、運(yùn)動穩(wěn)定和能源利用率高等特點(diǎn)，正在向?qū)嵱没杆侔l(fā)展。位置的測量可以分為相對位置測量和絕對位置測量，測量方法有里程計(jì)、慣性導(dǎo)航、主動燈塔、磁羅盤、全球定位系統(tǒng)、地圖模型匹配和自然路標(biāo)導(dǎo)航等。近年來，隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的迅猛提高，研究者們開始采用通用處理器來構(gòu)建機(jī)器人系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)仿真可以用于研制產(chǎn)品或設(shè)計(jì)系統(tǒng)的全過程中，包括方案論證、技術(shù)指標(biāo)確定、設(shè)計(jì)分析、生產(chǎn)制造、試驗(yàn)測試、維護(hù)訓(xùn)練、故障處理等各個階段。美國DAUGLAS公司推出了McAuto軟件包，用于機(jī)器人工作站的設(shè)計(jì)與動態(tài)仿真。但是，國內(nèi)的軟件都只停留在實(shí)驗(yàn)室中，離軟件商品化還有很大距離。第二章 巡線機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與三維模型的建立由于機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，為了快速準(zhǔn)確地建立其模型，并方便日后的修改和計(jì)算，利用代表目前機(jī)械CAD領(lǐng)域新標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件CATIA來建立機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)模型，基于CATIA軟件對機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)的主要零部件進(jìn)行了準(zhǔn)確的創(chuàng)建。當(dāng)后手接近跳線時，停止行走，后手脫線；用前手和中間手驅(qū)動機(jī)器人繼續(xù)行走，越過跳線線夾后，停止行走，調(diào)整柔性臂，使后手抓住跳線，完成從直線到跳線的跨越；機(jī)器人由跳線到直線的跨越方法與上述過程相同，由于是一個上坡過程，為了使機(jī)器人不至于滑下來，需使用剎車裝置；7)檢測到轉(zhuǎn)彎跳線時，運(yùn)動過程與跨越直線跳線不同的地方是柔性臂的姿態(tài)除了上下調(diào)整外，還需要水平調(diào)整，其余完全相同；8)當(dāng)線路坡度較大、驅(qū)動輪摩擦驅(qū)動無法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人行進(jìn)時，直接表現(xiàn)為驅(qū)動輪打滑，此時機(jī)器人三個制動器立即抓線，并與絲杠螺旋副組成蠕動爬行機(jī)構(gòu)，進(jìn)行蠕動行進(jìn)。由于在同樣的體積條件下，關(guān)節(jié)型機(jī)器人比非關(guān)節(jié)型機(jī)器人有大得多的相對空間(手腕可達(dá)到的最大空間體積與機(jī)器人本體外殼體積之比)和絕對工作空間，結(jié)構(gòu)緊湊，同時關(guān)節(jié)型機(jī)器人的動作和軌跡更靈活，因此該機(jī)器人采用關(guān)節(jié)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。綜上所述，柔性臂由機(jī)座、肩關(guān)節(jié)、大臂、肘關(guān)節(jié)、小臂、腕關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器組成。90176。液壓驅(qū)動以高壓油作為工作介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動或者是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，驅(qū)動機(jī)構(gòu)可以是閉環(huán)或者是開環(huán)的。根據(jù)作業(yè)環(huán)境要求，本課題機(jī)器人行進(jìn)機(jī)構(gòu)采用輪式移動機(jī)構(gòu)與步進(jìn)式蠕動爬行機(jī)構(gòu)兩種方式。為了保證機(jī)器人在停止?fàn)顟B(tài)、有一只手打開或出現(xiàn)故障情況下不脫線和下滑，設(shè)計(jì)了剎車裝置。單位：質(zhì)量千克；度毫米；力牛頓；時間秒；角度度。下面主要闡述將要用到的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論。因此剛體在參考坐標(biāo)系中的位姿可以表示成： （）且滿足①三個向量相互垂直；②每個單位向量的長度必須為1。復(fù)合變換是由固定參考坐標(biāo)系或當(dāng)前運(yùn)動坐標(biāo)系的一系列沿軸平移和繞軸旋轉(zhuǎn)變換所組成的，任何變換都可以分解為按一定順序的一組平移和旋轉(zhuǎn)變換。 ，每個關(guān)節(jié)都是可以轉(zhuǎn)動或平移的。(3) 軸的方向按構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系來建立。，使得和共線。換言之，已知機(jī)械手所有連桿長度和關(guān)節(jié)角度，那么計(jì)算機(jī)器人手的位姿就稱為正運(yùn)動學(xué)分析。下面給出變換矩陣、和的計(jì)算結(jié)果： 就是所求的機(jī)械手運(yùn)動學(xué)正解分析。而本機(jī)械手只有四個自由度，在工作空間內(nèi)機(jī)械手不能夠?qū)崿F(xiàn)所有的位姿。由于關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角的值是隨時間變化的，從而雅可比矩陣各元素的大小也隨時間變化，因此雅可比矩陣是與時間相關(guān)的。盡管這些方法都是可行的，但它們并不常用。本文針對110kv電壓等級高壓架空輸電線路設(shè)計(jì)了具有自主越障能力和爬坡能力的巡線機(jī)器人。 后續(xù)工作與展望巡線機(jī)器人及其工作環(huán)境是一個相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)模型，本文所建立的模型只是其真實(shí)樣機(jī)的粗糙反映，不能夠完全真實(shí)的反映實(shí)際情況，有待進(jìn)一步的完善。作者在本科的四年學(xué)習(xí)生活的基礎(chǔ)下，同時在導(dǎo)師無微不至的指導(dǎo)和關(guān)懷中完