2209-61515-基于ADAMS软件的架空输电线路巡检机器人仿真分析-刘奕,周仁忠,陈凤翔.pdf

基于ADAMS 软件的架空输电线路巡检机器人 仿真分析 刘奕，周仁忠，陈凤翔 （贵州电网公司输电运行检修分公司，贵州贵阳 550005） 摘 要：架空输电线路巡检机器人是在架空输电线路上自主行走，对输电线路进行巡检的一种机电一体化 装置。通过利用UG，建立了输电线路巡检机器人的三维实体模型，并将模型导入机械系统动力学仿真软件 ADAMS 中，从而建立机器人的虚拟样机模型，然后在特殊工况下对其进行仿真分析，验证结构设计方案的 可行性，为物理样机的试制提供可靠依据。 关键词：巡检机器人；ADAMS；虚拟样机；输电线路 Analysis of the Inspection Robot for Power Lines Based on ADAMS Abstract: The inspection robot for power lines is a mechanotronics device, which can travel autonomously on the power transmission lines and inspects them. In this paper, building the model by the Unigraphics software and using the ADAMS establishes the robot virtual prototyping model, then doing simulation under the special circumstance, which verifies the feasibility of this design precept and provide the basis for trial-manufacture of physical prototyping. Keywords: inspection robot; ADAMS; Virtual prototyping; power transmission lines 1、引言 对架空输电线路进行巡检是保障电网稳定运行的重要工作内容之一，架空输电网络主要 分布在远城区、郊区等偏僻地方，受地形地貌及大跨越等因素的影响，人工巡检工作量大、 [1-2] 难度高，因此，采用机器人对输电线路巡检逐步成为研究热点 。ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System) [3]是专门的运动学与动力学分析软件。可进行多刚体的 运动仿真分析、动力学分析、模态分析，能结合Matlab 进行控制仿真等，并提供与其它CAD、 CAE 软件标准接口。利用该软件可以在虚拟环境下对几何模型施加力/力矩，或者其它运动 激励，执行与实际运动状况相似的仿真试验，能直观地测得各运动关节的速度、加速度及受 力等数据，预测设计产品的运行情况及性能指标。采用ADAMS 进行初步分析及优化，得到理 想物理样机参数，通过此方式可缩短项目开发周期、节省资金，提高效率。因此，研究了具 备越障功能的巡检机器人，利用ADAMS 对机器人进行仿真分析，为物理样机制作提供了坚实 的理论依据。 2、架空输电线路巡检机器人 架空输电线路是跨区域电力传输的主要手段，为保证线路可靠稳定的运行，需要对其进 行巡视和检修维护，传统的人工巡检方式劳动强度大、花费高，新型无人机、直升机易受气 象环境影响，针对巡检机器人的实用性，提出一种能自主在线行走及具备跨越线路常见金具 的巡检机器人，在一定程度上取代传统巡检方式。 2.1 巡检机器人的结构组成及工作原理 架空输电线路由杆塔、导线、绝缘子串及线路金具等构成，结构复杂。巡检机器人在线 路上持续工作，机械结构上需满足在线行走与越障功能。所仿真分析的巡检机器人（如图 1） 机械本体采用对称结构，由手掌、前后轮、摆臂、大臂、小臂及箱体构成。 图1 巡检机器人本体结构示意图 机器人通过驱动手掌上的驱动轮实现在线行走，协调大小臂的动作实现手的脱线、越障。 其中前后手臂的两手采用整体轮，中间手臂采用中间开合轮。巡检机器人在运行过程中，如 遇到防震锤等障