LEGO智能除冰机器人的设计
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LEGO 智能除冰机器人的设计
甘辰予1，陈劲生2
(1.南宁市第二中学，广西 南宁 530022; 2.广西和信通讯技术有限公司，广西 南宁 530022)
【摘 要】介绍采用LEGO(乐高)组件搭建的除冰机器人其整体结构、动作原理以及发明创新点。并从系统控制方案及硬件组成、软件结构特点等方面对除冰机器人控制系统的设计进行了讨论。通过实验使用表明其可靠性高，性能良好，作业安全。
【关键词】除冰机器人；输电线路；除冰；越障 【中图分类号】TP242.6 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2009)10-0029-03
（一）引言 输电线路冬季因受冰雪危害引起的供电中断事故通常都是较严重的，其修复工作难度大，周期长，停电影响面积广，因此一直是全世界范围内需要解决的难点问题。2008年初，我国南方大面积连续特大降雪，冰雪压跨了输电线路塔架，
压断了输电线路，受灾人口高达1 亿之多，直接经济损失超过1100 亿元。目前输高压导线路除冰措施主要依靠人工用拉杆、竹棒等沿线敲打，使覆冰脱落。这次南方遭受冰灾地区的电网除冰主要采用的就是人工除冰的方法，不仅效率低下，而且对电力工人的生命安全造成了极大的威胁。因此，研究新型的除冰方法替代人工除冰就变成十分迫切。利用除冰机器人实现输电线路在线除冰是目前输电线路除冰技术的发展趋势，具有功耗小、成本低、效率高、保障人身安全、无需
停电和转移负载等优点。研制安全有效的除冰机械以代替人
工进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。
（二）除冰机器人构型方案的确定
1.系统的工作要求
（1）除冰机器人设计必须考虑下列因素。1）具有适合于柔性线路上平直段、爬坡和下坡段的轮式行走或步进式行走装置以及爬坡、制动能力。2）具有摆动、旋转、俯仰调整功能的越障装置。3）具有故障状态的安全报警能力。4）由于除冰机器人悬挂在架空的输电线路上，越障时应保证除冰机器人姿态平稳，并保持与其它导线和线塔金属部件的安全间距等。因此，各类附属装置的空间尺寸受到一定的限制。5）除冰机器人不但能在架空的输电线路上自主移动，还能通过搅拌机式的装置快速压碎冰块。6）提供足够的空间安装所携带的电源以及探测、记录和分析处理仪器。
（2）除冰机器人设计的关键。1）如何精确定位卡住输电线路上的电缆；2）如何驱动；3）如何除去覆冰；4）终点如何制动。
其中最难的是如何除冰，选定除冰方案是以机器人在电缆线上行走中，利用除冰装置上的螺纹旋柱向内的压力和旋柱上粗糙的螺纹压碎线路上的覆冰，其效果最为有效。而针对终点制动这个难题，利用超声波测距装置进行除冰机器人制动，使其真正成为具有智能的除冰机器人。
2.系统的组成部分
除冰机器人是基于传感器技术、控制技术、机器人技术于一体的集成系统。本除冰机器人采用乐高(LEGO)组件搭建，
机器人总体结构大致可以分为主控模块、执行模块(越障系
统、摄像系统、测距系统、除冰系统)和电源模块(太阳能蓄电池、太阳能充电器)等叁个模块。 各模块功能如下表： 超声波和触碰传感器 感应层(采集发送环境信息)
NXT 主控中心处理器 决策层(路径识别、实时控制) 电源供给和电机驱动 驱动层(决策的执行、系统维持) 在本系统中，除冰机器人底盘采用两轮结构，在前轮的上方，安装四个螺纹旋柱作为除冰装置。后轮为驱动轮，采用两轮差动转向的方式实现转向。每一个主动轮采用一个步进电机独立驱动。机器人系统外观图如图1。
图1 系统外观图
（三）系统的硬件设计
整个硬件系统由控制中心、越障系统、摄像系统、测距系统、除冰系统和电源系统组成。硬件构成如图2所示。
装置
装置
数据
图2 系统的硬件构成图
1.控制中心设计
控制中心是机器人的运算核心和控制核心，乐高公司到现在为止总共推出过两款机器人：第一代RCX 和第二代NXT。NXT 与RCX 相比最大的特点就是控制中心的中央处理器从8位升级到32位，处理能力得到了大幅度的提高。这给了NXT
【收稿日期】2009-07-15
【作者简介】甘辰予，男，南宁市第二中学高中部教师，研究方向为LEGO 机器人功能设计和实验、应用；陈劲生，男，广西和信通讯技术有限公司经济师，研究方向通信线路维护及通信技术管理。
带来了很多以前RCX无法实现的功能，例如语音识别（现在还只能识别语音的强度），图象处理等。在通信方面，配备了USB可以直接与PC相连，与RCX相比，无需红外发射器，传送的速度也将大幅提高。另外，还配备了蓝牙功能，可与手机，PDA等实现联动。在传感器方面，NXT加强了此前配备的光电传感器和触动传感器的性能。另外，还配备了超声波、声音、方位、加速度、红外连接、回转和颜色等传感器，红外线感应器。改良的光电传感器可以感知到不同的色彩与亮度，同时新式的声音传感器使机器人对各种声音模式以及音调作出及时的反应。机器人应用其触动传感器可以真正地“感觉”到触摸的发生，同时超声波“眼”还能丈量长度和移动距离。
本机器人控制中心由两个NXT组成，一个控制机器人的行走及除冰，另一个控制机器人越障。
2.除冰装置设计
本机器人采用旋转螺纹刀具组合碾压钢轮移动式除冰装置。除冰器由两个电机和一个除冰装置部分组成，一个电机控制除冰器的上下摆动，另一个控制除冰器工作。由于覆冰本身比较坚硬，一次性破碎比较困难。因此本机器人采取的方案:当机器人挂上电缆时，除冰器抬升电机将除冰器抬升，首先利用旋转刀具在覆冰上铣出一道凹槽，然后再利用后面的碾压钢轮产生的碾压力进行碾压破冰，从而达到除冰目的;除冰装置包括旋转刀具电机、旋转刀具、碾压轮电机、碾压轮、左右开合装置、支撑杆件等，具体除冰装置布置图如图3 所示。
图3除冰装置布置图
3.越障装置设计
除冰机器人越障时技术难度最大的是跨越输电线路电缆上的附属元件，包括绝缘子、线夹、防震锤和间隔棒等障碍物。机器人需要满足以下几个功能:越障有效、越障过程应平稳、越障完成后能适时随动。这也就要求机器人在线上应能够保持姿态平稳，不与线路附件干涉。
机器人要顺利越过障碍物，每个行走轮必须顺序完成如下3 个动作：首先行走轮脱离输电线路电缆且偏离障碍物一定角度（跨越防振锤和线夹时，只需脱离电缆即可），然后机器人前进使行走轮越过障碍物，最后该行走轮又重新返回到电缆上成为行走驱动轮，这就完成了机器人行走轮的一个越障循环。
对于线夹、防震锤等垂直尺寸较小的障碍物，机器人只需将3 个吊臂沿垂直方向依次抬升某一安全高度，然后依次回落到初始位置，即可完成越障。
对于绝缘子、隔离棒等垂直尺寸较大的障碍物，为了避免过高的抬臂，我们采用摆臂的方式越障。
该机器人采用叁手臂轮式行走结构，使结构上更为简便，控制上更容易实现，机器人在电缆上行走过障具体过程分解: （1）无障碍物时，两轮滑行带动机器人前行。
（2）触感碰到障碍物后，首先除冰装置向下调整，机器人整体停机，触发过障程序，启动越障电机，轮子停止转动，抓手抓紧电缆将机器人提升，前轮往外旋转离开电缆，此时线上支点为后轮和抓手;抓手将机器人放下，后轮回线后运转，使机器人向前运动，前轮通过障碍物。
（3）抓手将机器人提升，前轮转回线内，抓手重新打开并完全离开电力电缆，这时线上支点为前后轮，前轮和后轮一起运转，使抓手通过障碍物。
（4）抓手再次将机器人提升，后轮转离电缆，此时线上支点为前轮和抓手，前轮转动使后轮通过障碍物。
（5）越过障碍物后，越障电机反转，越障手臂即可复位。机器人具体越障动作如图
4 所示。
图4机器人摆臂越障示意图
4.测距装置设计
输电线路的高压线与线下物体有一个安全距离，1KV以下安全距离为4米;1-10KV以下安全距离为6米;35-110KV以下距离为8米;154-220KV以下距离为15米。若高压线的安全距离内有物体，可能会引起高压线的电弧放电，造成危险。机器人凭借一个超声波传感器监测高压线安全距离以内的情况，当检测到物体出线在此范围内就会发出警报，同时摄像装置将会拍摄下物体的具体情况并将图像传回，由操作员采取相应措施。同样，机器人在进行除冰工作时也需要超声波传感器。系统传感器获得的信息经过主控单元对信息进行处理后，使除冰机器人实现对大型障碍物的避障及线路覆冰进行清扫的功能。
5.摄像装置设计
由一个无线摄像头及无线影像接收装置，安装在机器人的左前方。无线摄像头可传回线路情况的视频图像并可录制下来，以供检查输电线路电缆是否损坏，是否是有异物在输电线路电缆上.及观察到高压电缆线下的状态是否正常。
6.电源部分设计
以环保能源太阳能蓄电池为主机供电电源，太阳能充电装置连接在机器人的充电接口上，起着蓄电和充电的作用，边充边供，为机器人提供不间断工作电力。
（四）系统的软件设计
1.程序设计
软件程序设计使用MINISTORMS NXT软件编写。两台NXT 各有不同的程序，为保证两台NXT的程序是同时触发的，在搭建上设计了用一个超声波和两个并联触感来触发程序。主程序中多处使用子程序，使得程序更为简洁、规范。其功能是：
（1）NEX-1号程序负责控制:前后轮在电力电缆上的行动、超声波的测距、机器人的发声、除冰器的升降、除冰器的转动。
（2）NEX-2号程序负责控制：抓手的运动，并且控制前后轮的摆动，使前后轮过障。
2.系统设计
（1）传感器实时采集功能
NET主控单元可以随时采集到外界环境信息，并将其传回外部PC机，以备操作员做出准确的判断。
（2）数据实时处理功能
NET主控单元经过运算和处理，将采集到的各路传感器信息进行合理、有效的融合，从而指挥电机做出正确的动作。
（3）数据存储功能
由系统采集到的数据可以存储到外部PC机上，
从而实现
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了数据的海量存储。
（4）数据实时显示功能
每个NXT 均有一个LCD 显示器，能够在液晶屏(LCD)上实时显示系统采集到的各种信息，显示当前系统工作的属性记录，如马达转动角度、目前电源使用情况以及传感器实时数据等。
系统主程序流程图如图5
所示。
图5 系统主程序流程图
（五）发明及创新点
1.机械结构
1）采用带凹型槽的轮式行走装置，增加了除冰机器人与线路的接触面积，增大了除冰机器人行走时的摩擦力，提高了除冰机器人运行的稳定性。
2）挂钩采用单侧开放式设计，简化结构，减少了驱动电机数目，减少了越障时的动作环节，提高了除冰机器人的运行效率。
2.电控系统
本机器人携带了超声波测距装置，其特点是：超声波传感器安装在机器人底部，可检测高压电力电缆与地面其它物体的安全距离。如遇到安全隐患，则自动发出报警信号，操
作员可从传回的视频中捕捉到该信号，从而采取相应措施。
3.电源系统
本机器人采用环保能源。电源系统由太阳能电池板和太阳能蓄电池组成。整个装置连接到机器人的充电接口上，起着蓄电和充电的作用，为机器人的工作提供电力保障。
4.设计创意本机器人2008年夺得第六届世界奥林匹克机器人竞赛（WRO）中国区选拔赛高中组创意赛冠军。
（六）结束语
本文创新点在于设计了专门应用于电力行业中的除冰机器人，还可以在未覆冰季节通过更换其上的除冰模块，将除冰机器人转变为巡线机器人，达到一机两用的目的，从而提高机器人的使用效率。为解决电力行业除冰难度大、劳动强度高和人身安全等问题提供了重要的理论基础与技术支持。该除冰机器人具有省工、省力、体积小、动力大、除冰干净快捷、造价低和环保等优点，将给我国的电力行业带来较大的社会效益和经济效益。
【参考文献】
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（上接第48页）
（2）将虚拟结构的运动转化成每个机器人的期望运动； （3）得出机器人的轨迹跟踪控制方法。该方法中，队形控制是通过共享虚拟结构的状态等知识实现的。它的优点是可以容易地指定机器人群体的行为(虚拟结构的行为)，并可以进行队形反馈，取得较高精度的轨迹跟踪效果。缺点是当前采用集中式实现，要求队形按一个虚拟结构运动，缺乏灵活性和适应性。目前的文献中，只将该方法用于二维无障碍的平面环境中，如太空中卫星的编队控制，相关文献就通过虚拟结构法实现了低轨道卫星的编队控制。
（六）存在的问题和展望
1.队形控制本身的算法的实现要求具有以下性质：通用性、鲁棒性、稳定性以及扩展性。目前的方法还不能满足这两个要求，需要进一步研究。
2.队形控制是机器人系统中的一个子任务系统，它只是系统完成任务的一个手段。目前的研究通常是将队形控制作为一个系统来设计，而不是作为整个系统的一个模块或子任务，不便于与已有的体系相结合。将队形控制作为一个模块与现有的体系结构或控制系统中其他子任务系统有机结合起来，是值得研究的问题。
3.移动机器人队形控制一般需求偏重于野外环境，这种环境往往呈现动态和不确定的性质，因此要求队形控制要有处理动态和不确定性的能力。如何提高队形控制处理野外不确定性的环境因素有待进一步研究。
4.自适应队形控制和层次性队形控制的研究较少。如何根据任务、机器人约束及环境等因素自动进行队形控制，这一方面的研究还需加强。层次性是解决大规模队形控制的一种有效组织方式，对此方面的研究也不多，需要进一步研究
（七）结论
综上所述，虽然多移动机器人编队控制已经取得了一些进展和一定的研究成果，但仍存在很多问题，需要进行更深入的研究，通过改进和提出新的方法、新的思路来满足多机器人编队控制在实际应用领域的要求。
【参考文献】
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高压线机械除冰车的设计 毕业设计(论文)
毕业设计（论文）题目：高压线机械除冰车的设计 姓名： 专业：机械设计与制造 学院： 学习形式： 助学单位： 指导教师： 年月
毕业设计（论文）说明书 题目高压线机械除冰车的设计 院别： 专业：机械设计与制造 班级： 设计人： 指导教师：
毕业设计（论文）任务书 一、题目：高压线机械除冰车的设计 二、基础数据 除冰车必须能够除去线径mm 20左右的高压线上包裹的直径为 mm 60以上的冰柱，并保证其悬挂在高压线上除冰时的速度达到700米/小时，且除冰刀能够达到min /300r 以上的转速。 为了实现除冰车的慢速运行，本设计选用表3-2中的02pattman 电动机通过链传动带动后轮行走。电动机上的链轮齿数117Z =，后轮轴上的链轮齿数217Z =，链传动的传动效率一般取98.0~95.0=η（本设计取95.0=η）,选用pattman01电动机通过链传动带动除冰刀高速旋转。电动机上的链轮齿数130Z =，后轮轴上的链轮齿数217Z =链传动的传动效率取95.0=η 型号 工作电压()V 工作功率()W 工作转速()m in r 01Pattman 24 4.38 300 02Pattman 24 4.38 100
三、内容要求： 1. 说明部分： 基于已有方案的弊端，本论文提出了并实际加工一种新的适用于高压线除冰设备——悬挂式机械除冰车。该除冰车最大优势是属于高空破障作业工具，能够克服河流、沟壑等交通工具难以逾越的障碍，采用挤压、震动、切削的三重除冰效果，真正起到预防灾害的目的。该除冰车的制造成本低、体积小、可靠性高，具有很广阔的市场前景。 论文主要包括以下几个方面的内容： （1）除冰车整体方案的设计及所需解决的技术问题； （2）除冰车机械部分的设计计算，包括前、后轮轴、除冰刀与除冰刀轴的计算，锁紧机构、调节机构的设计； （3）控制部分的设计； （4）典型零件的加工工艺； （5）除冰车的创新点、实物及试验照片展示。 2. 计算部分： 后轮轴的转速： 1 21 2 17 100100min 17 Z n n r Z =?=?= 3 23 3 min 2 36.4810 1128 100 P d A mm n - ? ==≈ ) (d h1.0 ~ 07 .0 = 3423 280.289.6 d h d mm -- =?+=?+=
高压输电线路除冰机器人的机构设计
第30卷 第6期2008年12月三峡大学学报(自然科学版) J of China Three G orges Univ.(Natural Sciences )Vol 130No.6Dec 12008 收稿日期:2008208223通讯作者:张 屹(1976-),男,副教授,博士后,主要研究方向为机电系统现代设计方法. 高压输电线路除冰机器人的机构设计 张 屹 邵 威 高虹亮 罗 成 杨 旸 (三峡大学机械与材料学院,湖北宜昌 443002) 摘要:在分析高压输电线路巡检工作的特点和国内外高压输电线路巡线机器人的发展现状和发展趋势的基础上,结合高压输电线路上覆冰的去除方法,主要介绍了设计的一种新型的高压输电线 路除冰机器人.该机器人结构简单,可以在输电线上稳定地行走,能够较好地解决自主越障的问题,完成输电线上的除冰任务,具有广泛的应用前景.关键词:除冰机器人; 输电线路; 越障; 除冰中图分类号:T H112 文献标识码:A 文章编号:16722948X (2008)0620069204 Mechanical Design of a Robot for Deicing T ransmission Lines Zhang Y i Shao Wei Gao Hongliang L uo Cheng Yang Yang (College of Mechanical &Material Engineering ,China Three G orges U niv.,Y ichang 443002,China )Abstract A new robot for t ransmission lines deicing is designed ,based on analyzing t he characters of trans 2mission lines inspection and t he advance of t he robot for inspection of t ransmission lines at home and abroad ;and deicing combining t he met hods of t ransmission lines.The frame of t his robot is very simple.It can walk on t he t ransmission lines ,and solve t he p roblem of spanning t he barrier it self better ,and complete t he deicing task basically.The robot has a broad p rospect of application. K eyw ords deicing robot ; t ransmission lines ; spanning t he barriers ; deicing 随着我国经济的高速发展,超高压大容量输电线路越建越多,线路走廊穿越的地理环境更加复杂,如经过大面积的水库、湖泊和崇山峻岭,给线路维护带来很多困难.而且在严冬及初春季节,我国云贵高原、川陕一带及两湖地区常出现雾凇和雨凇现象,造成架空输电线路覆冰,使线路舞动、闪络、烧伤,甚至断线倒杆,使电网结构遭到破坏,安全运行受到严重威胁.在紧急情况下,寻道员用带电操作杆或其它类似的绝缘棒只能为很少的一部分覆冰线路除冰,人工除冰有很高的危险性 [1] . 在国外,一些国家的地理与气候情况与我国相似,甚至一些国家的情况更加恶劣,为了保证电力系统的可靠性,提高高压输电线除冰的效率,减少损失,维护工人的安全,开发一种可以替代或部分替代工人进行除冰作业的新型设备一直是国内外相关研究的 热点.因此,研制安全有效的除冰机械以代替人进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义.文章提出的除冰机器人即为一种既安全又有效的除冰装置. 1 高压输电线路除冰机器人的机构介绍 机器人是一个复杂的机电一体化系统,涉及到机械结构、自动控制、通信、传感器信息融合、电源技术等多个领域.但机械结构是整个系统的基础,也是目 前制约机器人实用化的最大障碍.针对这种情况设计了一种新型的实用的高压输电线路除冰机器人,它具有以下一些功能:(1)能在输电线上以预想的速度进行平稳爬行;(2)具有一定的爬坡能力;(3)能够跨越输电线上的防震锤,线夹,绝缘子等障碍物;(4)能够除去输电线上的冰雪.
高压输电线路除冰技术
高压输电线路除冰技术 摘要：近些年来我国高压输电线路受冰灾的次数高达数千次，由于高压输电线路物布置地理位置，很容易受天气气候的影响，尤其是在大风天气下，高压输电线路由于覆冰的影响会引发电线的舞动，从而造成断线，杆塔倒塌等恶劣事故的发生，所以高压输电线路除冰成为了每个电力工作人员工作的一大重点。 关键词：高压输电线路除冰技术要点 0 前言 高压输电线路的防除覆冰成为电力工作者工作的一个重点，应该加强对高压输电线路覆冰的研究工作。电力工作者应该提高对高压输电线路除冰工作的重视，深刻理解高压输电线路覆冰的危害，掌握高压输电线路除冰的基本技术，做好高压输电线路的除冰工作，在实践的基础上总结高压输电线路除冰经验，对高压输电线路除冰技术进行合理的展望，完成对高压输电线路的保护，用技术的手段确保高压输电线路的问题，进而提升供电的稳定。电力从产生到应用一般要经历高压输电线路的输送，随着经济和社会的发展，各界对电力需求越来越高，电力生产能力也相应提高，高压输电线路的长度正在逐步增加，以完成电力和各界的需求。高压输电线路布设于田野、山脉和水系，容易受到天气因素的影响，据不完全统计，进50 年我国高压输电线路遭受冰灾的次数高达1000 次，高压输电线路覆冰会引发电线的舞动，在风力较大的情况下会导致断线和杆塔倒塌，成为影响我国北方高压输电网络安全的重要因素。 1.高压输电线路机械除冰法 使用机械外力迫使高压输电线路导线上的覆冰脱落，分为的方法。“ad hoc”法、滑轮铲刮法、电磁力除冰法和机器人除冰法。 1.1“ad hoc”法 “ad hoc”法，被告称之为外力敲打法，就是由工作人员在现场利用工具敲击输电线路，以此来达到除冰的目地，这个方法简便易行，但只能用于以10KV为主的近距离线路除冰，效率低，工作量大，只能在紧急情况下使用，应用范围极小。 1.2滑轮铲刮法 它是由在地面上的工作人员通过控制输电线路上的滑轮移动，利用力的作用，使导线弯曲，然后使覆冰破裂，这个方法效率高、操作简便、能耗小，并且价格低廉，是目前输电线路穝有效的除冰方法之一，但是此种方法受地形限制，安全性能还不太完善。 1.3电磁力除冰法
物料搬运机器人手的系统设计
天津大学 毕业设计 中文题目：物料搬运机器人手部系统的设计 英文题目：Material handling system design robot Hand department 学生姓名 系别机电 专业班级 2 指导教 成绩评定 2010年6月
目录 1 引言 (1) 1.1 机器人概述 (1) 1.2 机器人的研究历史及现状 (1) 1.3 机器人的发展趋势 (2) 2 手部的设计与计算 (3) 2.1 手部的设计 (3) 2.2 驱动方式 (3) 2.3 手部夹紧力的计算 (5) 2.4 弹簧的计算[6] (5) 2.5 手部电机选择原则【7】........................... 错误！未定义书签。 2.5.1 一般执行电机的选择原则...................... 错误！未定义书签。 2.5.2 电机的选用.................................. 错误！未定义书签。 2.6 手部电机参数计算.............................. 错误！未定义书签。 2.7 电机转速与夹紧力速度几何关系的确定............ 错误！未定义书签。 3 手臂的设计与计算............................... 错误！未定义书签。 3.1 手臂结构设计.................................. 错误！未定义书签。 3.2 手部质量计算.................................. 错误！未定义书签。 3.2.1 爪子的质量计算.............................. 错误！未定义书签。 3.2.2 手部外壳质量计算............................ 错误！未定义书签。 3.2.3 手部主轴的质量计算.......................... 错误！未定义书签。 3.2.4 其它部件的质量估算.......................... 错误！未定义书签。 3.3 手臂计算及电机选择............................ 错误！未定义书签。 4 结论.......................................... 错误！未定义书签。【参考文献】................................... 错误！未定义书签。致谢............................................ 错误！未定义书签。附录1：英文文献 .................................. 错误！未定义书签。附录2：英文文献翻译 .............................. 错误！未定义书签。
高压线除冰装置项目创业计划书
高压线除冰装置创业计划书 1.1项目背景 当今中国经过10多年的高速发展，国用电量急剧增大，超高压大容量输电线路的需求量也急剧增加，因此高压线的建设与日俱增，但在冬季大雪后，我国每年都会在局部地区出现不同程度的雨凇现象(指超冷却的降水碰到温度等于或者低于零摄氏度的物体表面时所形成玻璃状的透明或无光泽的表面粗糙的冰覆盖层），并且我国南方地区还出现过严重的雪灾，它们都会造成高压覆冰，这些高压线上时常会出现的厚冰层有可能造成电线的断线倒杆，造成电网的瘫痪严重的影响了人们正常的工作和生活。而除冰工作给工作人员带来了生命危险，并且效率也不高，所以我们设计了一种高压线除冰装置。国已经有一些地方（比如省市(国家)高新区）正在研发高压线除冰装置，可见高压线除冰装置在国的需求量还是很大的，2008年南方雪灾大家还记的吧？这次雪灾使南方许多地方的高压线上覆盖上厚厚的一层冰，导致电线被拉断或电线杆倾斜，造成南方电网瘫痪的严重后果，给人民和国家带来了巨大的损失，而高压线上的覆冰需要专门的工作人员来处理，给工作人员的生命安全带来了威胁，并且除冰的效率也不高，还有一些寒冷山区和高纬度的地区（北峰山区、巫山高海拔地区等地）也容易出现高压线覆冰现象，而这时就需要一种既安全又高效的高压线除冰装置的出现，所以我们研发的这种装置是应社会之需
的，是有广阔的市场空间的。 国外的一些天气寒冷的国家也存在同样的问题，比如欧洲的一些国家（英国、法国等地），由于天气寒冷，使高压线上覆盖了厚厚的一层冰，这些冰不仅会使高压线的寿命大大减少，更严重的还会使高压线断裂，造成电网中断的严重后果，给国家造成无法估量的损失。我公司也可以同时着手于国外市场，这样我们的销售市场就大大增加了。 1.2公司及产品 1.2.1公司简介 市冰夏有限责任公司，是一家提议中的公司，它处于研发包括高压线除冰装置的高新技术开发区，它所面向市场在国几乎处于空白状态。本公司致力于高压线除冰装置最大限度的开发和入市，以满足社会的需要和更好的服务于人民，希望能够为高压线上的覆冰而深深困扰的地区和国家带来福音。 公司选址在省市(国家)高新区，组织结构采用矩阵式结构（在直线职能制垂直形态组织系统的基础上，再增加一种横向的领导系统）本公司采用以吸引风险投资为主要的筹资方式。 1.2.2 产品 本公司的主要产品为高压线除冰装置，它由机械动力系统、传动系统、执行系统组成，本产品采用机械除冰法，机械外力除冰最早有adhoc 法、滑轮铲刮法和强力振动法，由于这些方法都存在一些问题，我们从机械除冰法出发, 在分析了目前发展现状的基础上, 提出了
自动搬运机器人设计开题报告
本科毕业设计开题报告 题目：自动搬运机器人设计 院（系）：电气与信息工程学院 专业：电子信息工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 开题报告日期：2012年12月25日
填写说明 一、开题报告应包括下列主要内容： 1．研究目的和意义； 2．国内外发展情况(文献综述)； 3．研究/设计的目标； 4．研究/设计主要内容； 5．时间进程； 6．参考文献。 二、开题报告字数应不少于2.5千字。 三、开题报告时间应最迟应于开题答辩后一周上交。 四、若本次开题报告未通过，需在1个月内再次进行开题报告。 五、开题报告结束后，评议小组给出开题报告成绩，由教研室归档。 六、双面打印。 七、此表不够填写时，可另附页。
黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告 题目自动搬运机器人设计 1、研究目的和意义 本课题最终目的在于研制机器搬运取代人工搬运工作，由于现代工业的迅猛发展，使得机器人已被越来越多的应用到科技、生产加工、服务等各个领域，并将有着更加广泛的发展，机器人的研制和生产已迅速发殿起来的一门新兴的技术。机器人是提高生产效率、改善产品质量的重要工具。将机器人应用于生产具有如下优点: 以提高生产过程中的自动化程度，有效的完成工业生产的各种操作流程，以及人工所不能完成的一些操作，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本；以改善劳动条件，避免人身事故，在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而搬运机器人即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故；可以减轻人力，并便于有节奏的生产，代替人进行工作，直接减少人力劳作，同时由于还可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产，是现代机械工业发展的必然趋势，通过机器人及搬运机械手结构设计的分析研究，熟悉了机器人设计分析的思路和流程，了解了我国和世界其他各国机器人的发展水平和现状，认知了当今机械行业的最新前沿科技，检测了自己在分析理论和解决实际问题上的能力，为日后的研究工作打下了良好的基础。 2、国内外发展情况(文献综述) 自从20世纪60年代初人类制造出第一台工业机器人以后，机器人就显示出了极强的生命力。经过四十年的迅速发展，在工业发达国家中，工业机器人已经广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等诸多领域中。机器人的分类方法有多种，按其应用可分为，工业机器人、军用机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、空间机器人和娱乐机器人。作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人是机器人中的一个重要分支，是机器人领域的重要研究发展方向，对工业机器人运动轨迹规划和控制的研究，一直受到人们的普遍关注。工业机器人已经成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志，搬运机械人的是工业机器人的一个重要分支，它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。目前，对机器人技术的发展有最重要影响的国家是日本和美国，美国在机器人技术的综合性水平上仍处于领先地位，日本生产的机器人数量和种类则居世界首位。 我国发展机器人技术起步于20世纪70年代末，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。但是我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离。总体来说，我国仍是一个机器人设备的消费市场，行业市场处于发展壮大中，因此，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，搬运机器人就是为实现这些工序的自动化而产生的。搬运机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。国外在这方面的运用不仅在单机、专机上采用，以减轻工人的劳动强度，并和机床共同组成一个综合的数控加工系统。同时研究采用摄象机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件的方位达到准确搬运的目的。所以搬运机器人以及搬运机械手的研究发展是我国现代化工业发展的必然趋势。
关节型搬运机器人设计..
关节型搬运机器人设计 摘要 随着现代工业机器人技术的发展，工业机器人的使用迅速增长。本文通过对国内外工业机器人的分析，并结合搬运所需要的条件，设计出了工厂自动化生产和生产线使用的搬运机器人。 本文着重对搬运机器人的总体设计方案、机构及控制系统从理论上进行了详细的分析和设计。在搬运机器人总体设计中，采用了应用最为广泛的平面关节型；在机构设计中，主要设计了搬运机器人末端执行器、手腕、手臂和腰的机械结构；在末端执行器设计上采用了一种具有接近觉、接触觉及滑动觉的初级智能机械手；在控制系统的设计中，采用可编程控制器（PLC）进行控制，并对控制系统的硬件原理做了分析，对PLC 的程序也进行了编译；在驱动系统设计中，采用了气动和电机两种驱动方式，主要动作采用电机驱动。 关键词：搬运机器人，三感觉机械手，可编程序控制器 Design of the joint transporting robot Abstract Under the development of the modern industrial robot’s technology , the use of industrial robot increases rapidly. Through analyzing the domestic and foreign industrial robots, combing the conditions of the transportation, the transporting robot for the factory automation produce and the production line is designed in this article. The emphasis on this article is to analyze and design the transporting robot in theory. The analytical objects include the total scheme, the mechanism design, and the control system design. In the total scheme design, the most wildly applied plane joint type is chosen. In the mechanism, the transporting robot’s end-effector, the wrist, the arm and the waist are mainly designed. A kind of the approaching sense, the contact sense and the skidding sense primary intelligence manipulator is adopted in the end-effector; In the control system, the programmable controller (PLC) is used, the principle of hardware is analyzed and the programs in PLC are compiled. In the actuating system, two driving types are used which include the pneumatic operation and the motor. The main movement is driven by the motor. Key words: Transporting robot, three feelings manipulators, programmable controller （PLC）
搬运机器人设计
搬运机器人 设计 班级： 姓名： 学号：
搬运机器人能够模仿人手部的部分动作，按照设定的程序、轨迹和要求，代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，实现一些人工不可能完成的工作，这不仅可以使人手避免出现可能的危险情况，保障生产安全，还能促进工作线的流水化，提高了工作效率，降低了劳动强度，改善了劳动环境，已经成为现代制造业中不可或缺的一种自动化装置。 本机器人用于生产线上工件的自动搬运，下图为机器人动作示意图，机械手按下述顺序周而复始地工作： 根据对机器人的工艺过程及控制要求分析，机械手的动作过程如图所示：
一、搬运机械手总体结构设计 （1）该机器人采用圆柱坐标型，具有三个自由度，即手臂的伸长、缩短，手臂的上升、下降和整体旋转。 （2）该机器人采用液压驱动，其具有体积小、质量轻、结构紧凑、传动平稳、操作简单、安全、经济、易于实现过载保护且液压元件能够自行润滑等一系列优点。 （3）在控制方式选择上，由于其功能只是在两个传送带之间搬移工件，运动简单，控制要求不高，因此采用点位控制方式。 （4）此搬运机器人是在两个工作台之间搬运工件，其动作比较简单，选用电位器进行定位。 （5）此机器人应用于自动生产线上，因此，它应该能够按照控制程序自动运行,即具有自动运行模式。 二、搬运机械手机械结构设计 1、机身设计 因为圆柱坐标式机器人把回转与升降两个自由度归属于机身，所以设计回转与升降机身，选用旋转液压缸与升降液压缸单独驱动的回转型机身，如图1所示，升降液压缸在上，旋转液压缸在下。 2、臂部设计 采用双导向杆的臂部伸缩结构。缸体直接固定在升降立柱上，活塞杆与两根导向杆连接一起组成伸缩臂，由于活塞杆与导向杆全部藏在缸体内，油管也从活塞杆内部通过，其特点是结构
搬运机器人结构设计与分析设计说明
搬运机器人结构设计与分析 摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作。 本课题主要对搬运机器人的机械部分展开讨论，对原有的机械结构提出了新的改进方法，并把现在的新技术应用到本课题中，从而使得搬运机器人更加适用于现在的工业工作环境。通过详细了解搬运机器人在工业上的应用现状，提出了具体的搬运机器人设计要求，并根据搬运机器人各部分的设计原则，进行了系统总体方案设计以及包括：机器人的手部、腕部、臂部、腰部在的机械结构设计。此搬运机器人的驱动源来自液压系统，执行元件包括：柱塞式液压缸、摆动液压缸、伸缩式液压缸等。通过液压缸的运动来实现搬运机器人的各关节运动，进而实现搬运机器人的实际作业。 关键词：搬运机器人；液压系统；机械结构设计；操作
Abstract In the modern large-scale manufacturing industry,enterprises to improve productivity, and,guarantee product quality, as an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. Industrial robot technology standards and application level, to a certain extent, reflect a level of national industrial automation. Currently, Industrial robot mainly tasked with welding, spraying, handling and stacking, repetitive and intensity of significant work. The subject of the main part of the handling of their machinery discussions, and on the original mechanical structure proposed for the new improved method, which makes the handling robot is more applicable to the present industrial working environment.Through a detailed understanding of the robot in the industrial application,to propose specific handling robot design requirements,and according to the robot design principles of various parts, for the system as well as including:the robot's hand, wrist, arm, waist, the design of mechanical structures.The transfer robot driven by the source from the hydraulic system, and the implementation of components including:plunger hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, swing, telescopic hydraulic cylinders, etc.Through the hydraulic cylinder movements to implement the joint transport robot motion,And realize the operational handling robot. Keywords：Transfer robot；Hydraulic System；Mechanical Design；Operating
LEGO智能除冰机器人的设计
- 29 - LEGO 智能除冰机器人的设计 甘辰予1，陈劲生2 (1.南宁市第二中学，广西 南宁 530022; 2.广西和信通讯技术有限公司，广西 南宁 530022) 【摘 要】介绍采用LEGO(乐高)组件搭建的除冰机器人其整体结构、动作原理以及发明创新点。并从系统控制方案及硬件组成、软件结构特点等方面对除冰机器人控制系统的设计进行了讨论。通过实验使用表明其可靠性高，性能良好，作业安全。 【关键词】除冰机器人；输电线路；除冰；越障 【中图分类号】TP242.6 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2009)10-0029-03 （一）引言 输电线路冬季因受冰雪危害引起的供电中断事故通常都是较严重的，其修复工作难度大，周期长，停电影响面积广，因此一直是全世界范围内需要解决的难点问题。2008年初，我国南方大面积连续特大降雪，冰雪压跨了输电线路塔架， 压断了输电线路，受灾人口高达1 亿之多，直接经济损失超过1100 亿元。目前输高压导线路除冰措施主要依靠人工用拉杆、竹棒等沿线敲打，使覆冰脱落。这次南方遭受冰灾地区的电网除冰主要采用的就是人工除冰的方法，不仅效率低下，而且对电力工人的生命安全造成了极大的威胁。因此，研究新型的除冰方法替代人工除冰就变成十分迫切。利用除冰机器人实现输电线路在线除冰是目前输电线路除冰技术的发展趋势，具有功耗小、成本低、效率高、保障人身安全、无需 停电和转移负载等优点。研制安全有效的除冰机械以代替人 工进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。 （二）除冰机器人构型方案的确定 1.系统的工作要求 （1）除冰机器人设计必须考虑下列因素。1）具有适合于柔性线路上平直段、爬坡和下坡段的轮式行走或步进式行走装置以及爬坡、制动能力。2）具有摆动、旋转、俯仰调整功能的越障装置。3）具有故障状态的安全报警能力。4）由于除冰机器人悬挂在架空的输电线路上，越障时应保证除冰机器人姿态平稳，并保持与其它导线和线塔金属部件的安全间距等。因此，各类附属装置的空间尺寸受到一定的限制。5）除冰机器人不但能在架空的输电线路上自主移动，还能通过搅拌机式的装置快速压碎冰块。6）提供足够的空间安装所携带的电源以及探测、记录和分析处理仪器。 （2）除冰机器人设计的关键。1）如何精确定位卡住输电线路上的电缆；2）如何驱动；3）如何除去覆冰；4）终点如何制动。 其中最难的是如何除冰，选定除冰方案是以机器人在电缆线上行走中，利用除冰装置上的螺纹旋柱向内的压力和旋柱上粗糙的螺纹压碎线路上的覆冰，其效果最为有效。而针对终点制动这个难题，利用超声波测距装置进行除冰机器人制动，使其真正成为具有智能的除冰机器人。 2.系统的组成部分 除冰机器人是基于传感器技术、控制技术、机器人技术于一体的集成系统。本除冰机器人采用乐高(LEGO)组件搭建， 机器人总体结构大致可以分为主控模块、执行模块(越障系 统、摄像系统、测距系统、除冰系统)和电源模块(太阳能蓄电池、太阳能充电器)等叁个模块。 各模块功能如下表： 超声波和触碰传感器 感应层(采集发送环境信息) NXT 主控中心处理器 决策层(路径识别、实时控制) 电源供给和电机驱动 驱动层(决策的执行、系统维持) 在本系统中，除冰机器人底盘采用两轮结构，在前轮的上方，安装四个螺纹旋柱作为除冰装置。后轮为驱动轮，采用两轮差动转向的方式实现转向。每一个主动轮采用一个步进电机独立驱动。机器人系统外观图如图1。 图1 系统外观图 （三）系统的硬件设计 整个硬件系统由控制中心、越障系统、摄像系统、测距系统、除冰系统和电源系统组成。硬件构成如图2所示。 装置 装置 数据 图2 系统的硬件构成图 1.控制中心设计 控制中心是机器人的运算核心和控制核心，乐高公司到现在为止总共推出过两款机器人：第一代RCX 和第二代NXT。NXT 与RCX 相比最大的特点就是控制中心的中央处理器从8位升级到32位，处理能力得到了大幅度的提高。这给了NXT 【收稿日期】2009-07-15 【作者简介】甘辰予，男，南宁市第二中学高中部教师，研究方向为LEGO 机器人功能设计和实验、应用；陈劲生，男，广西和信通讯技术有限公司经济师，研究方向通信线路维护及通信技术管理。
输电线路除冰机器人除冰机构设计
第一章绪言 1.1引言 2008年1月，郴州市出现了连续近一个月的低温雨雪冰冻天气，遭受了历史罕见的冰雪灾害。国家减灾委员会专家已定性为：“郴州发生的这次冰雪灾害，是世界上一次大面积、极端性气候事件，是江南地区持续时间最长的一次雨雪冰冻过程，影响地区的人口之多是世界罕见的”。这次郴州冰灾造成中心城区正值春节期间停电、停水10多天，个别地方达到20多天，交通、通讯、电视均出现不同程度的中断，成为了一座与外界隔绝的“孤城”。郴州成为我国南方冰雪灾害最严重的地区之一。 特别是电力系统遭受毁灭性重创，冰灾引起了倒塔,现场调查了2008年湖南冰灾期间≥220kV输电线路的受损情况,发现倒塔线路覆冰厚度主要集中在20～60mm,同时微地形和微气象造成覆冰加重和覆冰的不均匀性,档距、塔形等对线路倒塔也存在影响。分析倒杆断线的形式认为覆冰太厚超过设计值、垂直荷载压垮和不平衡张力拉垮是造成线路倒塔。专家解说，高压线高高的钢塔在下雪天时，可以承受2-3倍的重量。但如果下雨凇，可能会承受10-20倍的电线重量。电线结冰，遇冷收缩，风吹引起震荡，就使电线不胜重荷而断裂。 随着我国经济的高速发展，超高压大容量输电线路越建越多，线路走廊穿越的地理环境更加复杂，如经过大面积的水库、湖泊和崇山峻岭，给线路维护带来很多困难．而且在严冬及初春季节，我国云贵高原、川陕一带及两湖地区常出现雾凇和雨凇现象，造成架空输电线路覆冰，使线路舞动、闪络、烧伤，甚至断线倒杆，使电网结构遭到破坏，安全运行受到严重威胁．在紧急情况下，寻道员用带电操作杆或其它类似的绝缘棒只能为很少的一部分覆冰线路除冰，人工除冰有很高的危险性。 在国外，一些国家的地理与气候情况与我国相似，甚至一些国家的情况更加恶劣，为了保证电力系统的可靠性，提高高压输电线除冰的效率，减少损失，维护工人的安全，开发一种可以替代或部分替代工人进行除冰作业的新型设备一直是国内外相关研究的热点．因此，研制安全有效的除冰机械以代替人进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。
智能搬运机器人设计
简易搬运机器人设计 摘要：该设计主要是针对第十届全国机器人大赛比赛要求设计，具有手动自动的搬运固定物体的能力。大体分为机械部分和电子质控部分，机身采用铝合金框架结构，使用三角全向轮作为底盘，制控部分由DSP2812作为主CPU与下位机进行并行通信控制系统。 关键词：铝合金；全向轮；上位机；下位机；DSP2812；并行通信。 Manual Control Robot Design of Simple Handling Robotics Abstract:The design is directed to rules of Tenth National Robotics Competition, witch has manual operation and automatic operation.This robot roughly decompose mechanical parts and electronics parts.Aluminum cover all robot,it is base use triangle with mecanum.Control part use DSP2812 as the main CPU and lower CPU use mega128,use parallel communication contact main and lower. Keywords:Aluminum; Mecanum;DSP2812;Lower CPU;Main CPU;Parallel Communication
目录 1 前言 (1) 1.1 选题背景 (2) 1.2 设计的研究内容与意义 (2) 2 方案的设计 (3) 2.1 总体方案的设计 (3) 2.2 运动控制 (4) 2.2.1 全向轮结构和特性 (4) 2.2.2 以全向轮为基础的三角底盘 (5) 2.2.3 升降机构的特性（结构简图见附录） (7) 2.2.4 夹取机构特性（结构简图见附录） (7) 2.3 电子功能模块的选择和特性 (7) 2.3.1 伺服器 (8) 2.3.2 编码盘 (12) 2.3.3 光电传感器 (14) 3 中央控制系统 (16) 3.1 CPU的选择与软件控制 (16) 3.1.1 主CPU的选择 (16) 3.1.2 C28x系列芯片的主要性能如下 (16) 3.1.3 DSP电源模块 (18) 3.2 下位机的功能简介 (19) 3.3 DSP的最小工作系统以及采样 (19) 3.3.1 DSP2812的最小工作系统原理图 (19) 3.3.2 DSP对码盘的采样以及定位算法 (20) 3.3.3 DSP对传感器采样 (23) 3.4 下位机的工作以及与主机通信 (25)
输电线路除冰机器人的设计(开题报告)
重庆大学 研究生学位论文选题报告及论文工作实施计划 学院：研究生院 专业：控制工程 姓名：张琨 学位级别：工程硕士 指导老师：鲜晓东 2013年6月
输电线路除冰机器人的设计 1研究目的意义以及国内外研究概况 1.1研究目的及意义 在输变电工程中，输电线路覆冰是高压线路的安全运行的重大隐患之一。输电线路覆冰可引起导线舞动、杆塔倾斜、倒塌、断线及绝缘子闪络等问题[1]，从而导致通信中断或大面积停电。然而，目前解决输电线路覆冰的主要措施是以预防为主，紧急情况下大多数采用人工除冰的方式强制使输电线表面的覆冰脱落。然而，人工除冰工作量大，速度慢，安全系数底，致使一旦输电线路严重覆冰便会影响居民日常生活、造成经济损失，使得冰害事故频发等。 图1.1 线路覆冰导致输电线塔杆倒塌 针对输电线路覆冰现象及危害，近年来国内外大力开展对自动除冰机器人的研究，但大多数除冰机器人在对整条输电线进行除冰时不能自动越过绝缘子、防震锤、悬垂线夹等障碍物，因此，能够智能化、高效安全的对输电线路进行除冰，成为保证高压线路安全运行的一大课题。由此可见，输电线路的正常维护和覆冰线路的及时除冰，对于保障电力系统的安全运行乃至国民经济的稳定发展都有着重要的意义。所以本设计着力于设计和开发一种能自动循迹、自动越障、自动除
冰的自动化除冰机器人。 1.2国内外研究现状 1.2.1国外技术研究现状 在输电线除冰机器人的研究领域中，美国TRC公司早在1989年便研制了自治寻线机器人原型，该机器人不仅能沿架空导线上远距离爬行，还能执行电晕损耗、绝缘子、结合点、压接头等视觉检查任务，并能对探测到的线路故障数据预处理后，传送给地面工作人员，当机器人遇到塔杆时，利用手臂采用仿人攀援的方式从侧面越过塔杆[2]。 同年，日本东京电力公司研制出寻线机器人，该寻线机器人能挂钩在架空输电线路上行走，具有跨越防震锤，塔杆等各种障碍的功能[3]。 在2000年，加拿大魁北克水电研究院研制的名为HQLineROVer遥控小车[4]，不仅能对输电线路的故障进行红外检查，还能对压接头状态自动进行评估，并能完成导线与地线的更换，同时也能够完成导线清污、导线除冰，但HQLineROVer 遥控小车是在人工遥控下运行的，自动化程度较低，并且无越障能力。当遇到障碍物需要人工进行调整。 图1.2 HQ LineROVer遥控小车 2009年，加拿大魁北克水电研究院研制了名为LineScout小车，该小车具有越障功能，突破了除冰机器人无法越障的瓶颈，该越障机构采用了仿人手臂攀援机构[5]。
搬运机器人毕业设计(论文)开题报告
毕业设计（论文）开题报告 题目4-DOF搬运机器人的结构设计专业名称飞行器动力工程 班级学号 学生姓名 指导教师 填表日期2012 年 3 月12 日
一、选题的依据及意义： 传统的工业机器人常用于搬运、喷漆、焊接和装配工作。工业现场的很多重体力劳动必将由机器代替,这一方面可以减轻工人的劳动强度,另一方面可以大大提高劳动生产率。搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的搬运机器人逾10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉及到了力学，机械学，电器液压气压技术，自动控制技术，传感器技术，单片机技术和计算机技术等学科领域，已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通过编程完成各种预期的任务，在自身结构和性能上有了人和机器的各自优势，尤其体现出了人工智能和适应性。 应用搬运机器人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用搬运机械人可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都有搬运机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。 可见，有效的应用搬运机械手，是发展机械工业的必然趋势机械手是提高劳动生产率,改善劳动条件,减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段,国内外都很重视它的应用和发展。搬运机器人是典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。 二、国内外研究概况及发展趋势： （1）国内现状及发展趋势 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。机器人的分类方法有多种, 按其应用可分为：工业机器人、军用机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、空间机器人和娱乐机器人。搬运机械人的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性，如图1、图2的搬运机器人。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。