基于Pro/E塔架除冰機(jī)器人的研究

汪少華 汪紅波

摘要:目前,計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)繪圖、設(shè)計(jì)計(jì)算、加工制造、生產(chǎn)規(guī)劃己得到了廣泛和深入的研究,并初見成效,但遠(yuǎn)達(dá)不到市場(chǎng)對(duì)企業(yè)的要求。這就需要我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中更多地采用現(xiàn)代的、高科技的手段和技術(shù)去開發(fā)新產(chǎn)品,從而建立起一套適用于現(xiàn)代社會(huì)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。 基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的思想,使用Pro/e參數(shù)化建模技術(shù),對(duì)除冰機(jī)器人進(jìn)行三維實(shí)體造型,并對(duì)其進(jìn)行仿真分析,從而驗(yàn)證除冰機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可行性。

關(guān)鍵詞:Pro/e除冰機(jī)器人 參數(shù)化建模 仿真分析

中圖分類號(hào):TP24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-8631(2009)12-0097-03

一、前言

2007年底的大雪災(zāi)造成了全國很多地方的供電設(shè)施的損壞。特別是山區(qū)輸電線路覆冰嚴(yán)重,造成多處電力線路倒桿斷線,山上的高壓電塔,由于連續(xù)的大雪,產(chǎn)生了厚厚的積雪,壓塌的電線,造成大范圍的停電,由于大雪造成的環(huán)境相當(dāng)惡劣,許多設(shè)備不能運(yùn)上去,只能人工操作搶修,許多農(nóng)電工和武警官兵爬上高塔搶修電路,但由于鐵塔很高,加上冰雪面很滑,有好幾名搶修人員從鐵塔上摔下來犧牲,有的還很年輕?；谶@樣一個(gè)情況我們?cè)O(shè)計(jì)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)塔架除冰機(jī)器人模型。經(jīng)過這些年的研究和開發(fā),機(jī)器人的功能越來越強(qiáng)大,它可以適應(yīng)人類的生活和工作環(huán)境,代替人類完成各種作業(yè),并可以在很多方面擴(kuò)展人類的能力,在服務(wù)、醫(yī)療、教育、娛樂等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。設(shè)計(jì)塔架除冰機(jī)器人代替農(nóng)電工做這樣的工作,它在惡劣的冰雪環(huán)境下能夠良好的工作,而且不需要考慮安全問題,避免了像那種維搶修電路而犧牲的悲劇性場(chǎng)面,所以設(shè)計(jì)這樣一個(gè)塔架除冰機(jī)器人是非常必要和有用的。它不僅可以在這樣的災(zāi)害天氣發(fā)揮巨大的作用,有了它就可以解決許多因環(huán)境因素造成的操作難題。

二、總體設(shè)想

本研究是為鐵塔塔架除冰提供一種機(jī)器人,首要目標(biāo)就是要在復(fù)雜鐵架上實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng),并具有較高的可靠性,在敲冰時(shí)機(jī)器人不會(huì)產(chǎn)生較大的擺動(dòng),操作時(shí)人與機(jī)器人需要保持一定的距離,以免敲落的冰塊對(duì)操作人員造成不必要的傷害,為此對(duì)除冰機(jī)器人的整體要求如下:

(1) 爬行方式:采用電機(jī)牽引;

(2) 固定方式:通過旋轉(zhuǎn)固定盤對(duì)塔架進(jìn)行固定;

(3) 控制裝置:通過六通道遙控器來控制機(jī)器人;

(4) 除冰裝置:通過削冰裝置和敲打機(jī)構(gòu)來進(jìn)行除冰作業(yè)。

2.1機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析

通過左右兩個(gè)大輪的旋轉(zhuǎn)去觸碰冰架結(jié)構(gòu)使它在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的時(shí)候抓緊,這樣可以在除冰的時(shí)候?qū)φ麄€(gè)機(jī)器人起到固定作用。用底板下面的除冰結(jié)構(gòu)進(jìn)行除冰。其中機(jī)器人的敲打觸發(fā)結(jié)構(gòu)主要有觸控開關(guān)來實(shí)現(xiàn),機(jī)器人的上升主要由兩個(gè)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)拉動(dòng),因?yàn)閮蓚€(gè)電機(jī)是獨(dú)立的,所以可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在牽引中的角度可改變,從而去除具有斜度鉸鋼上的冰(圖2),為了使機(jī)器人在固定的后才開始敲打以及切冰。

三、機(jī)器人各機(jī)構(gòu)分析

3.1機(jī)器人的抓緊固定機(jī)構(gòu)

機(jī)器人如果只使用電機(jī)牽引上升除冰,由于敲打機(jī)構(gòu)的巨大沖擊力,很容易產(chǎn)生劇烈擺動(dòng),不但是機(jī)器人不能很好的使敲打力集中在鐵架冰上,同時(shí)會(huì)帶來一定的危險(xiǎn),所以我們?cè)O(shè)計(jì)了固定抓緊機(jī)構(gòu)。