《除冰机器人机械结构设计》论文中期报告2500字

PAGE3除冰机器人机械结构设计中期报告内容一．论文所取得的阶段性成果本文主要根据除冰机器人可能遇到的作业环境，对除冰机器人的总体方案进行了设计。并尽可能以最困难的环境条件来对除冰机器人的一级二级除冰机构进行设计，并对其进行了强度校核，保证其能够安全，高效，稳定的进行除冰作业。目前已完成的内容具体介绍如下：（一）除冰机器人的除冰方案设计本文根据现有的除冰机器人的除冰方式，选择采用冲击铣削式的除冰方法。采用单一冲击式除冰的话，尽管该种除冰方式可以几乎不考虑覆冰的厚度，只需要从输电线路与覆冰结合的地方用锥形刀具进行往复冲击便可去除覆冰，而且效率相对来说也较高，但是导线在空中是有一定的垂度的，采用冰刀冲击式有可能会在导线垂度大的地方损坏导线。而采用单一铣削式的除冰方法虽然不需要担心上述问题，但是如果导线覆冰厚度超过滚轮的一半高度时，滚轮可能会出现卡死的情况，要想解决这个问题，则必须把滚轮做的很大，这样做的结果就是会使除冰机器人变得十分笨重，给导线带来巨大的负荷，严重时甚至可能会把导线拉断。为了使该机器人在除冰过程中不会发生这样的现象，并且又要使该机器人能够有效去除掉厚度很高的覆冰的要求下对导线几乎没有损坏。则需要将上述两种除冰方式进行结合(如图1)，在除冰机器人最前端采用冲击式除冰，但锥形刀具最前端的圆口就不能从输电线路与覆冰结合处进行除冰，则需要将圆口进行适当的增大，使其能够不受导线垂度的影响，并且能够将厚度较大的覆冰先进行一次去除。由于不是从输电线路与覆冰结合处进行冲击除冰，而是对冰层本体进行冲击除冰，这就必须采用硬度和强度极高的刀具材料，才能保证刀具在除冰过程中不会发生卷刃和崩刃的情况。在对覆冰进行了这样的一次去除之后，即便留下里的覆冰的厚度也会减少很多，这时便可以采用铣削式的除冰方式对其进行二次去除。所以就需要在冲击式除冰机构之后增加铣削式除冰，铣削式除冰机构需要使用单独的电机进行驱动，并且需要减速器进行减速的同时提高力矩，保证滚刀在工作过程中不会因为覆冰的硬度而产生卡死的现象。图1除冰机器人整体机械结构通过这样的结合便可以既保证了除冰工作的效率，又不会对输电线路产生损坏。（二）除冰机器人的行走方案设计除冰机器人的行走机构在现有行走机构的基础上，进行了一些的改进。首先该除冰机器人的行走轮和目前的除冰机器人上搭载的并无差别，由前后两个驱动轮进行驱动。只是在轮子的凹槽处增加了一圈的橡胶垫，可以增大摩擦力，防止一级冲击式除冰机构在工作过程中产生的反作用力将整个机构推向后面。因为行走轮是通过支撑架的连接悬挂在输电线路上进行工作的，因此无法同时使用减速器和电机，因此行走轮的驱动是直接通过一个减速电机来为其提供动力的。此外，在前行走轮的前面和后行走轮的后面各增加了一个刮雪铲。前刮雪铲(如图2)的用途主要是由于二级铣削式除冰机构主要是针对输电线路两边的覆冰进行去除，而线路上面的覆冰有可能去除不干净，从而将行走轮卡死或者造成机器人从输电线路上脱落的情况。该刮雪铲能够半包络输电线路，且经过除冰机构去除过之后，残留在输电线路上的覆冰硬度已经不高，刮雪铲能够轻松的将其去除，为了尽可能避免刮雪铲将输电线路的外表面刮伤，在铲子前部有一个翘起来的仰角，其与后面的整体光滑连接，从而保护输电线路不受损伤。因为刮雪铲的角度等不需要进行调节，具有普适性，因此该刮雪铲的固定主要是通过杆架与前驱动轮的支撑架与轮轴固连在一起。后刮雪铲(如图3)除了具有将输电线路下面剩余的覆冰清楚干净之外，还起到防止除冰机器人前后失衡的作用。因为该除冰机器人的除冰机构与行走机构通过龙骨连接在一起，且除冰机构全都分布在机器人前端，并且为了保证其有着足够的强度和刚度，选择了相对较高的安全系数，使得除冰结构部分的尺寸和重量都比较大。尽管电池组及控制部分设计安装在行走支撑架下，且一级除冰机构需要有一定的对中性，因此该机器人在受到扰动之后仍有可能发生前后失衡，轻则一级除冰机构对输电线路造成损伤，重则使得机器人从输电线路上掉落，都是十分严重得安全事故。因此后刮雪铲安装在输电线路下部，并通过支撑架与除冰机器人得龙骨相连，保证机器人在受到扰动之后仍不会从发生前后失衡得情况。为了使前后刮雪铲有一定得使用寿命，不会在使用过程中不会被很快磨损，在其与输电线路接触的部分覆盖有一层纳米陶瓷涂层。为了做到轻量化的要求以及尽可能减小侧风引起的整体结构振动，在支撑架以及轮上做了镂空处理。图2前刮雪铲图3后刮雪铲二．与开题报告所定的研究内容和进展是否相符根据不同规格的输电线路的导线横截面的直径，设计刀具支撑结构，使其可以根据不同粗细的导线选择不同的刀具间距离，极大的增强该机器人的适用性，并且可以避免由于固定的刀具间距离而产生的遇到较粗的导线将其压裂或者遇到较细的导线不能很好的完成除冰的问题，和开题报告中所定的研究内容和进展相一致。三．继续研究的内容在接下来的研究中，本文将对已有的除冰机器人的除冰方案进行充分的了解的基础上，对两种除冰方案进行结合，弥补单种除冰方案的不足，使其能够适用于几乎全场景的除冰，并可以使其有着不错的工作效率。四．存在的问题除冰机器人在目前的发展情况下，其越障机构与电池是制约其大规模发展的一些关键问题。目前的一些越障机构只能做到固定距离的越障，如果障碍物距离过长那么机器人将无法成功越障，如果障碍物距离过近，则靠近障碍物附近的输电线路则会成为一个盲区。此外，机器人体积的大小与重量也限制着机器人的越障机构，直接影响着机器人上能够搭载的越障机构的大小。五．计划完成论文的时间和预期结果1.论文初稿写作2022年9月1日—2022年11月10日，完成毕业论文初稿写作，并将论文初稿提交指导老师。2.修改第一稿2022年11月11日——2022年11月1日，按照指导老师意见对第一稿进行修改，重点修改结构，修改后交指导老师审阅，并听取修改意见。并且进行中期检查。3.修改第二稿2022年12月2日——2022年2月1日，对论文进行第二次修改，重点修改论点、论据、论证过程，修改后交指导老师审阅，并听取修改意见。4.修改第三稿，完成定稿2022年2月