基于Pro/E塔架除冰机器人的研究

汪少华 汪红波

摘要:目前,计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划己得到了广泛和深入的研究,并初见成效,但远达不到市场对企业的要求。这就需要我们在实际生产实践中更多地采用现代的、高科技的手段和技术去开发新产品,从而建立起一套适用于现代社会的产品设计方法。 基于现代设计方法的思想,使用Pro/e参数化建模技术,对除冰机器人进行三维实体造型,并对其进行仿真分析,从而验证除冰机器人的结构设计可行性。

关键词:Pro/e除冰机器人 参数化建模 仿真分析

中图分类号:TP24文献标识码:A文章编号:1009-8631(2009)12-0097-03

一、前言

2007年底的大雪灾造成了全国很多地方的供电设施的损坏。特别是山区输电线路覆冰严重,造成多处电力线路倒杆断线,山上的高压电塔,由于连续的大雪,产生了厚厚的积雪,压塌的电线,造成大范围的停电,由于大雪造成的环境相当恶劣,许多设备不能运上去,只能人工操作抢修,许多农电工和武警官兵爬上高塔抢修电路,但由于铁塔很高,加上冰雪面很滑,有好几名抢修人员从铁塔上摔下来牺牲,有的还很年轻。基于这样一个情况我们设计小组设计了一个塔架除冰机器人模型。经过这些年的研究和开发,机器人的功能越来越强大,它可以适应人类的生活和工作环境,代替人类完成各种作业,并可以在很多方面扩展人类的能力,在服务、医疗、教育、娱乐等多个领域得到广泛应用。设计塔架除冰机器人代替农电工做这样的工作,它在恶劣的冰雪环境下能够良好的工作,而且不需要考虑安全问题,避免了像那种维抢修电路而牺牲的悲剧性场面,所以设计这样一个塔架除冰机器人是非常必要和有用的。它不仅可以在这样的灾害天气发挥巨大的作用,有了它就可以解决许多因环境因素造成的操作难题。

二、总体设想

本研究是为铁塔塔架除冰提供一种机器人,首要目标就是要在复杂铁架上实现运动,并具有较高的可靠性,在敲冰时机器人不会产生较大的摆动,操作时人与机器人需要保持一定的距离,以免敲落的冰块对操作人员造成不必要的伤害,为此对除冰机器人的整体要求如下:

(1) 爬行方式:采用电机牵引;

(2) 固定方式:通过旋转固定盘对塔架进行固定;

(3) 控制装置:通过六通道遥控器来控制机器人;

(4) 除冰装置:通过削冰装置和敲打机构来进行除冰作业。

2.1机械系统设计与分析

通过左右两个大轮的旋转去触碰冰架结构使它在顺时针旋转的时候抓紧,这样可以在除冰的时候对整个机器人起到固定作用。用底板下面的除冰结构进行除冰。其中机器人的敲打触发结构主要有触控开关来实现,机器人的上升主要由两个电机来实现拉动,因为两个电机是独立的,所以可以实现机器人在牵引中的角度可改变,从而去除具有斜度铰钢上的冰(图2),为了使机器人在固定的后才开始敲打以及切冰。

三、机器人各机构分析

3.1机器人的抓紧固定机构

机器人如果只使用电机牵引上升除冰,由于敲打机构的巨大冲击力,很容易产生剧烈摆动,不但是机器人不能很好的使敲打力集中在铁架冰上,同时会带来一定的危险,所以我们设计了固定抓紧机构。