【正文】 （217）其速度的平方為（）==Tr（）=Tr （218）式中 Tr——方矩陣的跡的運(yùn)算符號(hào)。Ⅱ運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的逆解已知此機(jī)械手臂位姿變換矩陣為 T= （26）1. 先求機(jī)械臂的θ 根據(jù)公式 T（）T=T （27）得T（）T== （28）同時(shí)又因?yàn)門=T?T= （29）式中n=ccssn=sc+cs n=0o=ccsco=ss+cco=0 a=0a=0 a=1p=Lc+Lp’=Lsp’=0因?yàn)? T（）T=T （210）令該式中等號(hào)兩端矩陣第一行第四列、第二行第四列對(duì)應(yīng)元素相等，得cp+sp=Lc+L （211）sp+cp=Ls （212）作三角代換，令 p=ρsinφ p=ρcosφ則 ρ= φ=arcTan代入（211）（212），有 csinφ+scosφ==X由此得sin（θ+φ）= （213）cos（θ+φ）=1 （214）由（213）（214）得θ+φ=arcTan所以 θ=arcTanφ （215）2. 然后求θ、θ，其原理和上面計(jì)算θ 的原理基本上是一樣，都是通過矩陣中的相等關(guān)系，通過一系列的數(shù)學(xué)及矩陣運(yùn)算，求出相應(yīng)的一個(gè)或者是幾個(gè)解。 Ⅰ運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的正解，如（） ，桿件號(hào)關(guān)節(jié)變量αadcosαsinα1θ000102θ0L0103θ0L001 表中 桿件長(zhǎng)度a，桿件扭角α，關(guān)節(jié)變量θ、d。5巡線機(jī)器人的單機(jī)重量小于40千克。3巡線機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)向上15升角的巡線運(yùn)動(dòng)。1巡線機(jī)器人可以沿輸電線路自主運(yùn)動(dòng)。連接零件用于拉線組裝。緊線零件用于緊固拉線端部，與拉線直接接觸，必須有足夠的握著力。　　拉線金具主要用于拉線桿塔拉線的堅(jiān)固、調(diào)整和連接，包括從桿塔頂端引至地面拉線之間的所有零件。電氣類保護(hù)金具是為防止絕緣子因電壓分布不均勻而過早損壞?！　”Ｗo(hù)金具分為機(jī)械和電氣兩大類?！　〗永m(xù)金具用于連接導(dǎo)線及避雷線終端，接續(xù)非直線桿塔的跳線及補(bǔ)修損傷斷股的導(dǎo)線或避雷線。考慮金具的互換性，定型金具按破壞負(fù)荷分為11250、60 (單位為KN) 等十個(gè)等級(jí)。線路上常用的通用連接金具有直角掛板、U形掛板環(huán)、二聯(lián)板等。線路上常用的專用連接金具有球頭掛環(huán)和碗頭掛板，分別用于連接懸式絕緣子上端鋼帽及下端鋼腳。根據(jù)使用條件，分為專用連接金具和通用連接金具。　　連接金具用于將絕緣子組裝成串，并將絕緣子串連接、懸掛在桿塔橫擔(dān)上。耐張線夾根據(jù)使用和安裝備件的不同，分為螺栓型和壓縮型兩大類?！　掖咕€夾用于將導(dǎo)線固定在直線桿塔的懸垂絕緣子串上，或?qū)⒈芾拙€懸掛在直線桿塔上，也可用于換位桿塔上支持換位導(dǎo)線以及非直線桿塔上路線的固定。線路金具按性能和用途可大致分為懸垂線夾、耐張線夾、聯(lián)結(jié)金具、續(xù)接金具、保護(hù)金具和拉線金具等。35Kv及以上電壓等級(jí)的輸電線路中常用懸式絕緣子組裝成串。絕緣體的材料一般采用瓷和鋼化玻璃，也有用合成材料的。防震錘用于消除線路自振以及消除風(fēng)等引起的諧振。防震錘只是一段鐵棒。振動(dòng)頻率較高而振幅很小，風(fēng)振動(dòng)使架空線在懸點(diǎn)處反復(fù)被拗折，引起材料疲勞，最后導(dǎo)致斷股、斷線事故。只所以換位是由于導(dǎo)線排列方式?jīng)Q定的，不同排列方式可能使各相導(dǎo)線的間距不等，造成每相導(dǎo)線阻抗參數(shù)不同，從而形成三相電壓和電流不平衡，這對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)行、負(fù)載和通訊產(chǎn)生不利的影響，為此線路每隔一段距離要進(jìn)行換位，以使三相參數(shù)趨于相等?！? 跨越桿塔位于線路與河流、山谷、鐵路等交叉跨越的地方。轉(zhuǎn)角桿比直線桿多承受沿分角方向的導(dǎo)線張力的合力。以下時(shí)用直線型，5176?！　∞D(zhuǎn)角桿塔用在線路的轉(zhuǎn)角處，分為直線型和耐張型兩類?！　∧蛷垪U塔采用耐張絕緣子串并用耐張線夾固定導(dǎo)線。為防止倒桿 或斷線事故范圍擴(kuò)大，設(shè)計(jì)中常把一條線路分為幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的受力段，在工程上稱為耐張段，相應(yīng)每段的兩端桿塔稱為耐張桿。有時(shí)為了減輕斷線后導(dǎo)線對(duì)桿塔的作用力，在直線塔上采用轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)、變形橫擔(dān)，但在我國極少采用。直線桿塔主要采用針式絕緣子、瓷橫擔(dān)或懸垂絕緣子串（35kv及以上）,一般不打拉線?！　≈本€桿塔用于線路的直線地段，占桿塔使用數(shù)量的80%左右，它承受線路垂直荷載和橫向水平風(fēng)荷載。 工作環(huán)境桿塔是架空送電線路本體的主要部分，其作用是支持導(dǎo)線和避雷線，保證導(dǎo)線與避雷線之間、導(dǎo)線與導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與地面或交叉跨越物之間所需的距離。第二章 巡線機(jī)器人總體設(shè)計(jì)及理論分析 現(xiàn)代的高壓輸電線路都是由耐張塔桿、直線桿塔、絕緣子串、防震錘、耐張線夾、懸垂線夾、壓接管等構(gòu)成。3 進(jìn)行巡線機(jī)器人機(jī)械手臂的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：1 簡(jiǎn)要說明了巡線機(jī)器人的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。自主巡線機(jī)器人能跨越線路附件、線塔等障礙物，可實(shí)施大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的線路巡檢作業(yè)，國內(nèi)對(duì)具有自主越障功能的機(jī)器人研究投入力量大，取得了多項(xiàng)研究成果。 linerover 單體除冰機(jī)器人 兩臂機(jī)器人 三臂機(jī)器人從國內(nèi)外已取得的研究成果可以看出，國外無越障功能的架空電力線路巡線機(jī)器人技術(shù)較為成熟，已處于實(shí)用階段。 在國內(nèi)，山東電力研究院與加拿大魁北克水電研究院進(jìn)行合作，對(duì) Linerover 小車在能源動(dòng)力、遠(yuǎn)程通信與控制、防水性能等方面做了技術(shù)改進(jìn)，完善了機(jī)構(gòu)的性能，但仍不具備越障能力[16](圖 )。該遙控小車起初用于清除電力傳輸線地線上的積冰，后逐漸發(fā)展為用于線路巡檢、維護(hù)等多用途移動(dòng)平臺(tái)，通過安裝不同的工作頭可完成架空線視覺、紅外檢查、壓接頭狀態(tài)評(píng)估、導(dǎo)線清污和線路除冰[11] ()等不同作業(yè)任務(wù)，其缺點(diǎn)在于無越障能力，只能在兩線塔之間作業(yè)。機(jī)器人攜帶的檢測(cè)用地?cái)z像機(jī)，可進(jìn)行障礙物的檢測(cè)和越障時(shí)的輔助指導(dǎo)工作，有效地克服了三臂機(jī)器人的不足，當(dāng)然兩臂機(jī)器人的行為規(guī)劃復(fù)雜，增加了控制電路設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)控制的難度。目前，中科院自動(dòng)化所復(fù)雜系統(tǒng)與智能科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室新研制的110kv輸電線路巡檢機(jī)器人采用二臂回轉(zhuǎn)式懸掛機(jī)構(gòu)，增加了臂距調(diào)整機(jī)構(gòu)、夾持輪抱線機(jī)構(gòu)等，可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、俯仰等運(yùn)動(dòng)功能，爬坡能力強(qiáng)。該樣機(jī)的成功研制，在系統(tǒng)電源、機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)、檢測(cè)設(shè)備和通訊設(shè)備，地面控制與數(shù)據(jù)后臺(tái)處理等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。該機(jī)器人能夠沿500kV地線行走、跨越障礙，利用攜帶的攝像機(jī)或紅外熱像儀等檢測(cè)裝置，檢測(cè)了輸電線、防震錘、絕緣子和桿塔等輸電設(shè)備的損傷情況。利用機(jī)器人攜帶的攝像裝置，實(shí)現(xiàn)線路及其安全通道的檢測(cè)與巡視，將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)和圖像信息經(jīng)過無線傳輸系統(tǒng)發(fā)送到地面基站；通過地面基站接收、顯示發(fā)回的數(shù)據(jù)和圖像資料。在863計(jì)劃的支持下，與漢陽供電公司合作，針對(duì)220kv單分裂相線，進(jìn)行了巡線機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的研究，在機(jī)器人越障機(jī)構(gòu)、智能控制、移動(dòng)導(dǎo)航、機(jī)器視覺技術(shù)、電能在線補(bǔ)給等方面取得了全面的突破。巡線小車的行走、越障通過人工遙控加機(jī)械控制器來實(shí)現(xiàn)。在“十五”國家高新技術(shù)發(fā)展計(jì)劃（863 計(jì)劃）的支持下，武漢大學(xué)和中科院自動(dòng)化所、中科院沈陽自動(dòng)化所等同時(shí)開展了對(duì)巡線機(jī)器人的研制工作。90年代末，國內(nèi)的一些研究機(jī)構(gòu)和高等學(xué)校開始巡線機(jī)器人的研究工作，并已經(jīng)研制多種機(jī)構(gòu)的巡線機(jī)器人樣機(jī)。 HQ LineROVer遙控車此外，日本的Hideo Nakamura 等研制了蛇形運(yùn)動(dòng)機(jī)器人。小車采用靈活的模塊化結(jié)構(gòu)，安裝不同的工作頭即可完成架空線視覺和紅外檢查、壓接頭狀態(tài)評(píng)估、導(dǎo)線清污和除冰等帶電作業(yè)。該移動(dòng)小車驅(qū)動(dòng)力大，能爬上52176。加拿大魁北克水電研究院的Serge Montambault等人2000年開始了HQ LineROVer遙控小車（）的研制工作。由日本Sato公司生產(chǎn)的輸電線路損傷探測(cè)器也采用了單體小車結(jié)構(gòu)（），能在地面操作人員的遙控下，沿輸電線路行走，利用車載探測(cè)儀器探測(cè)線路損傷程度及準(zhǔn)確位置，將獲取的數(shù)據(jù)和圖片資料存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)記錄器中。 然而僅在兩個(gè)桿塔之間爬行的巡線機(jī)器人已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際線路巡檢工作的要求，輸電線路不僅存在著支撐桿塔，而且還存在著多種線路附件構(gòu)成的障礙物，如防震錘、懸垂線夾、耐張線夾和絕緣子等。而且導(dǎo)軌約 100kg，機(jī)器人自身過重，對(duì)電池供電有更高要求。1988年Sawada等人首先研制了具有初步自主越障能力的光纖復(fù)合架空地線巡檢移動(dòng)機(jī)器人，該機(jī)器人依靠?jī)?nèi)嵌的輸電線路結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)行