抓举机械手运动机构三维设计开题报告

1. 研究目的与意义

面对自然环境，纵使春夏秋冬我们的生活都离不开电的使用。在严寒的冬季，高压输电线被冰雪冻结诱发电路故障的情况时有发生。考虑人工除冰困难危险系数高等问题而发明了输电线除冰机器人以便对高压输电线进行有效除冰，这样不仅保障工作人员生命安全而且便于电缆的维护。除冰机器人由桁架攀爬机器人夹持背负运载至高压电缆上，而后将其移至横担上，通过一种机器人将除冰机器人放置在输电电缆指定位置，这种机器人及本课题所需设计的抓举机器人，该抓举机器人不仅能与桁架机器人快速连接，还能与除冰机器人快速连接，安全又便捷，可以高效率完成任务。

2. 课题关键问题和重难点

高压输电线除冰机器人工作环境复杂，除冰机器人工作在柔性输电线上，底部悬空，主要依靠悬挂在线路上的手臂运动来改变机器人本体的位置与姿态，依靠机械手抓举上下电缆。本项目研究主要内容是在确定输电线路清障系统抓举机械手整体方案的前提下，建立抓举机械手运动机构三维样机模型。本课题设计机械手以电力作为动力源，无液压装置，完全由机械机构完成相应操作。因此有必要对抓举机械手的结构和原理进行深入研究。该抓举机械手的工作环境是在采用空间桁架结构且角钢杆不都在同一平面内的输电铁塔上，因此课题难点就在于，我们所研制的抓举机械手在考虑其多个自由度和伸缩性能的前提下具有一定的稳定性能够在塔臂上承受相应负载将清障机器人准确的放置电缆上。

3. 国内外研究现状（文献综述）

机械手发展历程长远，从简到繁分三个阶段：工业机器人，触感机器人，智能机器人。20世纪80年代，国际上开始研制高压输电线路巡线机器人。早期，日本、美国和加拿大等国相继开发了不同用途的巡线机器人，并取得了较大的进展，尤其是可在两个杆塔之间巡检的机器人技术较为成熟,有些已达到产品化的程度。总之科技越发达人民幸福指数越高。自1958年美国研制出第一台机械手，至20世纪70年代初期制造业开始引进机械手的使用，再后来1972年我国第一台机械手的开发以及随之而来的全国范围都开始研制，机械手通过这短短几十年的发展迎来了制造业全新的面貌。

武汉理工大学胡正义优化设计及计算机仿真桁架片搬运机械手，确定了四自由度关节型搬运机械手的研究方案，进行了机构设计和传动系统设计。为搬运机械手的定位以及运动路径的规划奠定了理论基础。应用adams软件建立了该机械手的简化模型，并进行了仿真分析，通过对比所规划的运动轨迹来确认其运动的可行性。同时仿真了该机械手的在所规划的运动轨迹下末端执行器的运动速度、加速度，为实际的运动控制实现提供可能【1】。

长春大学贺东坤研究多关节型搬运机械手，设计出多关节型六自由度的通用机械手。设计其手部可按工作需要随时更改,因此该机械手既可用于搬运炮弹,也适用于其他工业场所。他详细设计了机械手的各部分结构,并对腰部电机做了选型,计算了手臂液压缸的相关参数等【2】。

4. 研究方案

本课题主要研究抓举机械手，要求机械手在承受一定负载情况下进行灵活转动和收缩等动作要求。该抓举机械手须由电力作为动力源，不允许有液压装置，完全由机械机构完成相应动作。我所设计的部分由四个电机驱动实现机器三自由度灵活动作。其中底部由伺服电机带动蜗杆涡轮沿某一坐标轴实现机械整体的转动，侧边由一个伺服电机驱动蜗杆涡轮带动除底座外的机械体沿某一坐标轴进行180度翻转运动，最后两个伺服电机组合驱动带动丝杆回转实现机械的伸缩，整个设计在考虑能动的情况下还得考虑其工作的耐受度，以避免工作中因自由度被限制无法实现动作或因无法承受负载而损坏。

5. 工作计划

毕业设计前一学期末完成英文翻译，收集、查阅、文献资料并准备开题报告。

第1周 完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译文和原文均上传至毕业设计管理系统,译文封面用标准模板。查阅文献资料，撰写开题报告。

第2周 开题报告经指导老师批阅合格并确认后，开题报告封面用标准模板，上传至毕业设计管理系统。