基于有限元模拟的越障导线飞车安全性分析

越障导线飞车的安全性体现在结构强度与带电作业人员体表场强防护两方面。运用有限元分析方法,选取越障导线飞车作为研究对象,考虑其在承载最大载荷的作业工况下,利用SolidWorks构建仿真模型,然后采用ANSYS Workbench、COMSOL Multiphysics分别对越障导线飞车架体从应力与带电作业人员体表场强分布进行仿真分析。分析结果表明,所构建的飞车模型在负载最大允许工作载荷(300 kg)时,其应力分布满足载荷要求;同时,在典型带电作业工况下,飞车内作业人员体表场强远低于带电作业规定的防护标准。     

联合收割机传动系统设计与仿真分析

针对联合收割机在田间作业时路面不平度对整车动力系统产生的影响,以及动载荷的随机性对行走操控性的影响,本文主要对联合收割机传动系统进行设计与仿真。给出了联合收割机驱动系统的工作原理及主要元件参数,并基于AMESim仿真软件,建立传动系统液压仿真模型,从液压系统的起步、田间作业、转场越障3种工况分析液压系统的性能。仿真结果表明,车辆起步过程加速平稳,液压系统的压力输出和流量符合设计车辆实际工况的需求;田间作业时,闭式静液传动系统中泵和马达具有较高的容积效率;在转场越障过程中,泵和马达流量可保持相对稳定,说明收割机静液压传动系统在跨越障碍时,有着良好的通过性能。该设计能够实现整车平稳工作,提高收割机作业时越障能力和工作效率,满足设计要求。该研究具有广泛的应用前景。     

基于摇臂-转向架结构月球探测车的越障能力分析

在崎岖不平的月面上，具有良好的越障能力对月球探测移动系统完成预期科考任务至关重要．垂直越障和爬坡能力是越障能力分析的重要指标．以摇臂-转向架六轮结构移动系统为研究对象，对其垂直越障能力、爬坡能力与路面牵引系数的关系进行了定量分析研究．通过算例仿真了路面牵引系数对车体越障及爬坡能力的影响关系．     

高压输电线路巡线机器人可视化仿真研究

文章主要针对高压输电线路巡检工作,阐述了一种巡线机器人作业方案。根据该方案,利用三维动画软件3DS MAX建立了该机器人的虚拟模型,并对巡线机器人越障动作重点进行了可视化仿真,模拟机器人爬行及越障的实际运动状态。通过模拟和分析,验证了机器人设计方案的合理性。     

八轮扭杆摇臂式月球车越障性能分析

针对八轮扭杆摇臂式月球车的结构特点及已知的月面地形条件,利用准静力学方法推导出了八轮扭杆摇臂式月球车结构尺寸与表征其越障性能的参量间的参数关系式。根据附着系数的物理意义,分析并确定了由月球车主要结构参数表述的单位直径车轮越过垂直障碍高度的参数式。利用该参数式绘制单位直径车轮越障高度与各结构参数间的关系曲线,对各轮的越障能力进行了综合评价,得出了该车型越障能力由两前轮决定的结论。最后,针对不同附着系数,绘制两个结构参数同时改变时越障高度的变化曲线,分析了两个主要结构参数对月球车越障能力的影响。在ADAMS中进行仿真验证,其结果与理论越障高度的相对误差在10%以内,证明了理论推导的可靠性。     

三轴差动式管道机器人的驱动特性及仿真研究

为解决轮式管道机器人弯管运行的干涉问题,研制一种具有差动运行功能的轮式管道机器人——三轴差动式管道机器人.首先介绍了机器人的结构组成和基本原理,对机器人的牵引力、越障能力等驱动特性进行分析,建立相应的理论分析模型.同时,建立机器人的虚拟样机仿真模型,对其牵引力、越障能力进行仿真研究,仿真结果与理论分析基本一致.机器人在弯管运行的仿真结果表明:机器人能够顺利通过弯管,三轴差动机构具有较好的差动效果.     

履带式煤矿救援机器人越障能力分析与越障过程仿真

为制定煤矿救援机器人越障策略从而进行有效运动控制,选择台阶、斜坡和沟道等3种典型障碍,依据运动学原理研究救援机器人在3种障碍上的越障过程,得到了机器人的极限越障能力;运用Recur Dyn软件建立了救援机器人3D模型。通过越障仿真试验,得到机器人越障过程中俯仰角、俯仰角速度等参数的变化规律。研究结果可为判定机器人能否越障以及制定越障策略提供依据和参考。     

电动移动式货架作业效率仿真分析

电动移动式货架具有节省空间的优点,可用于存货品种少、存储容量大的工业仓库中。为探讨仓库作业效率与存储能力之间的冲突是否限制移动式货架的使用问题,文章以某医药行业电动移动式货架为例进行了仿真分析。基于Witness的仿真模型对5类不同场景的分析表明:库内存在较为严重的拥堵和排队,其严重程度与拣选策略和货位分配有关;低SKU及低频作业品项可能决定整个仓储系统的作业效率。     

轮式摆动车身车辆越障所需最小驱动力矩及影响因素

建立了轮式摆动车身车辆越障时的动力学模型。根据这类车辆的结构特点,以单侧车轮越障为例,分析了车辆的运动状态,给出了越障所需的驱动力矩,同时分析了重心位置对越障所需驱动力矩的影响。利用ADAMS对车辆越障进行仿真,证明了所提方法的正确性。     

一种多关节履带式机器人自主越障运动规划

为提高矿难搜索机器人的自主运动能力,建立了其翻越垂直障碍的运动学模型,并且对其翻越垂直障碍的能力进行了分析,提出了一种基于嵌套人工鱼群算法的机器人自主越障运动规划方法.采用三层四组人工鱼群算法削弱4个自变量之间的耦合作用,并且利用一种快速随机搜索方法缩小关节角度的搜索范围,从而实现了满足关节角度变化最小这一优化指标的机器人越障逆运动学求解的要求.MATLAB的仿真实验证明:该方法相对传统算法可以利用更少的人工鱼数目在较少的代数内有效地得到机器人越障中每一步骤的最优关节角度值,从而为机器人的控制提供依据.利用仿真结果对机器人进行了双单元模式的自主越障运动规划实验,实验结果表明机器人能够顺利实现越障.     

新型爬壁机器人越障机理及能力研究

爬壁清洗机器人是在危险的高层建筑环境下替代人进行清洗工作的机械,其可靠性和稳定性尤为重要. 在分析传统爬壁清洗机器人弊端的基础上,针对玻璃存在的窗框障碍物,设计一种四旋翼摆臂式爬壁清洗机器人.机器人基于履带式底盘结构,通过旋翼旋转产生推力提供壁面行走所需的吸附力,并设计相应的机器人摆臂变形机构,增加机器人的壁面越障能力. 从运动学角度分析机器人越障时的运动机理,建立机器人壁面攀爬的运动学模型. 在RecurDyn的Track LM模块环境下,对机器人越障过程进行运动学仿真,得到驱动轮的驱动转矩、旋翼推力随时间变化曲线;对Y轴重心位置和加速度变化曲线分析,机器人在越障过程中能够保持良好的平稳性,论证了四旋翼摆臂式爬壁清洗机器人的越障能力和越障过程中的平稳性.     

电力巡检可调机械人的设计与研究

根据电力巡检需求,提出以可调五杆机构为基础的弹性越障巡检机器人的设计方案。设计的主要内容包括：电力巡检可调机器人三维数字化建模,运动仿真、静载荷分析、结构优化分析、越障机构设计,并用UG运动学仿真模块对防振锤越障进行运动仿真,验证方案的可行性。     

以ADAMS为平台的张力架线动态仿真分析

张力架线施工作为输电线路施工的重要环节,必须保证其安全高效的完成作业,但其作业面积大无法进行全程实验。利用ADAMS虚拟样机技术,对张力架线系统进行仿真模拟,采用Bushing轴套力连接方法和宏命令语言完成导线、牵引绳的建模。通过将模型简化为一牵二的架线形式并利用脚本仿真控制接触力的数目来实现速度的优化,提取导线、牵引绳的轴向速度和动态张力,得到导线啮入、啮出滑轮的接触力曲线,便于直观分析导线与滑车接触力的变化。最后将仿真理论值与实际施工中采用的实验值进行比较分析,验证了模型的正确性。在此基础上分析导线、牵引绳的动态张力,为工程实际提供理论依据。     

摆动车身车辆越障过程模型及所需最小驱动力矩

为了研究具有摆动式车身车辆的越障性能,根据其结构特点建立了单侧车轮越障和两前轮同时越障过程的普遍动力学模型,通过简化给出了2DOF铰接车在越障极限位置时的动力学模型。根据该模型能够计算出满足附着条件下各个驱动车轮的可行输出转矩。经进一步分析求出了越障所需的最小驱动力矩。并利用ADAMS对2DOF铰接车越障过程进行仿真,证明了所提方法的可靠性。     

输电线路带电更换绝缘子串机器人的研制

输电线路带电更换绝缘子串危险性大、事故率高。为便于带电更换,该文对等电位作业人员动作分解和模拟,设计可以取代等电位作业人员自主完成输电线路上绝缘子串更换作业的机器人。机器人包括非越障平台、控制平台和地面基地,其中非越障平台主要由机体、机械臂、机械手及执行末端等机构构成,控制平台由运动控制、通信、图像采集和电源管理系统组成,地面基站系统包含无线网卡和3G上网卡的PC机。地面基地通过无线网络对非越障平台和控制平台遥控。研制的机器人操作方便、灵活,通过了工频耐压试验、模拟线路作业试验及现场带电线路作业试验,满足110~220kV输电线路上绝缘子串更换作业的需求,减轻了作业人员的劳动强度,提高了带电作业的安全系数。     

一种新型四臂巡检机器人机构设计与运动分析

为满足大跨度输电线路对巡检机器人结构尺寸、爬坡性能以及越障性能等方面的要求,从人爬树运动研究中得到启示,设计了一种新型四臂式巡检机器人。首先,通过探索人爬树过程中运动姿态特点,介绍了机器人的机构构型和2种典型障碍物的越障方法。其次,给出了机器人机构的主要尺寸,推导了机器人的运动学方程,对机器人爬坡和越障运动性能进行了分析,以验证机构设计的可行性。最后,在虚拟样机平台上进行了运动仿真实验。结果表明该机器人同时具备较强爬坡能力和跨越单挂点等复杂障碍物的能力。     

巡线机器人越障状态下动力学建模及控制器设计

为了提高机器人越障时的自主性和平稳性,通过对机器人单臂悬挂时整体绕线偏转模型的分析,以越障臂为研究对象,建立了越障臂的动力学方程.在此基础上,设计了基于状态变量反馈的控制律.然后以越障臂运动平稳及能耗最小为约束构建了系统最优控制器的性能指标.最后利用Matlab软件搭建仿真环境,以状态变量开环控制律为比较对象,对机器人从特定初始状态调整到稳定状态的过程进行了仿真分析.结果表明:所提出的最优控制器可使机器人运动更迅速,控制效果优于开环控制律.     

具有被动摆臂的四履带机器人越障性能分析

针对主动摆臂形式的四履带机器人在越障过程中出现的摆臂控制复杂问题,采用简化机器人控制、增强机器人自适应能力的方法,通过引入柔性关节,在机器人机械本体上设计了一种被动摆臂机构,并从理论上对该被动摆臂式四履带机器人的越障能力进行了分析,用ADAMS软件对该机器人进行了运动学仿真.结果表明:当摆臂的下限摆角取φ1=-1.09rad时,机器人样机所能攀越的台阶高度为其极限越障高度(170.93mm),比同尺寸采用主动摆臂形式的四履带机器人提高了20mm,从而验证了该机构的可行性,为被动摆臂式四履带机器人的发展提供了基础.     

±800kV特高压直流输电线路带电作业人体体表电场分布特性

±800kV特高压直流输电线路较500kV交流输电线路电压等级更高、电场强度更大,为保证带电作业的顺利开展,亟需对带电作业安全防护进行研究。结合±800kV输电线路典型直线塔和耐张塔的工程实际,采用有限元法建立2种作业人员进入等电位方式的仿真模型,分析塔型、人体姿势和进入等电位方式对人员体表场强分布的影响,并运用ATP软件计算人体离导线0.5m处手抓导线的转移电流。根据计算结果以及屏蔽效率的计算公式,得出作业人员进入等电位的最优方式,并校核不同工况典型作业点应采取的安全防护措施。研究成果可以为带电作业的安全防护工作提供理论参考,具有一定的工程实用价值。     

行星越障轮式月球车的设计

为提高月球车的越障能力，结合月球表面的复杂环境，设计了一种行星越障轮式月球车。该车主要由3大部件组成：车架、悬架（由扭杆弹簧和磁弹簧减振器并联构成）和行星越障轮。设计重点在月球车的行为驶系统，该车不仅在悬架设计上考虑了行驶系统的越障性能－采用了扭杆弹簧和磁弹簧减振器相结合的形式，而且在车轮的设计上也考虑到车轮本身的越障能力－采用了行星越障轮。对该车的行驶系统进行了,并对行驶性能进行了分析和计算。结果表明：该车具有较强的越障能力和灵活的转弯特性，能够适应月球表面凹凸不平的环境。