一种缆线爬行机器人的运动与动力学分析

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为了对高压输电电网进行自动化巡检,提高对输电缆线的巡检效率、降低人工作业的成本和防止人身意外事故的发生,本论文设计了一种用于220kV高压输电线路巡检的爬行机器人本体机构,并对其运动、动力性能进行了全面的研究。   本文以爬行机器人的机构综合和动力学分析为主要研究内容,模拟了四足爬行动物的运动步态,将原始的仿生机构进行恰当的倒置、变异,提出了一种新型缆线爬行机器人的机构本体,完成了机构的型综合、尺度综合和运动优化,设计出结构紧凑、质量更轻的机械结构。   为了使运动学、动力学计算成为可能,提出了以机构运动中的特征位置点或等间距点作为插值结点、以傅里叶级数作为插值函数,进而将传动函数展开为三角级数的计算方法。在此基础上,对机构本体进行了逆动力学、正动力学分析,分别建立了动态静力学矩阵方程和动力学微分方程,最终获得机构本体在电机额定转速下的力学参数、以及在电机额定转矩下的真实运动规律。   文中提出的机构本体可以直接应用于缆线爬行机器人的计算机仿真研究;同时提出的传动函数展开法以及动力学方程解法能够在一定程度上简化微积分计算量,充实了机械动力学的计算方法。  
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