基于Pro/E塔架除冰機器人的研究

汪少華 汪紅波

摘要:目前,計算機輔助產品的設計繪圖、設計計算、加工制造、生產規劃己得到了廣泛和深入的研究,并初見成效,但遠達不到市場對企業的要求。這就需要我們在實際生產實踐中更多地采用現代的、高科技的手段和技術去開發新產品,從而建立起一套適用于現代社會的產品設計方法。 基于現代設計方法的思想,使用Pro/e參數化建模技術,對除冰機器人進行三維實體造型,并對其進行仿真分析,從而驗證除冰機器人的結構設計可行性。

關鍵詞:Pro/e除冰機器人 參數化建模 仿真分析

中圖分類號:TP24文獻標識碼:A文章編號:1009-8631(2009)12-0097-03

一、前言

2007年底的大雪災造成了全國很多地方的供電設施的損壞。特別是山區輸電線路覆冰嚴重,造成多處電力線路倒桿斷線,山上的高壓電塔,由于連續的大雪,產生了厚厚的積雪,壓塌的電線,造成大范圍的停電,由于大雪造成的環境相當惡劣,許多設備不能運上去,只能人工操作搶修,許多農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@樣一個情況我們設計小組設計了一個塔架除冰機器人模型。經過這些年的研究和開發,機器人的功能越來越強大,它可以適應人類的生活和工作環境,代替人類完成各種作業,并可以在很多方面擴展人類的能力,在服務、醫療、教育、娛樂等多個領域得到廣泛應用。設計塔架除冰機器人代替農電工做這樣的工作,它在惡劣的冰雪環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面,所以設計這樣一個塔架除冰機器人是非常必要和有用的。它不僅可以在這樣的災害天氣發揮巨大的作用,有了它就可以解決許多因環境因素造成的操作難題。

二、總體設想

本研究是為鐵塔塔架除冰提供一種機器人,首要目標就是要在復雜鐵架上實現運動,并具有較高的可靠性,在敲冰時機器人不會產生較大的擺動,操作時人與機器人需要保持一定的距離,以免敲落的冰塊對操作人員造成不必要的傷害,為此對除冰機器人的整體要求如下:

(1) 爬行方式:采用電機牽引;

(2) 固定方式:通過旋轉固定盤對塔架進行固定;

(3) 控制裝置:通過六通道遙控器來控制機器人;

(4) 除冰裝置:通過削冰裝置和敲打機構來進行除冰作業。

2.1機械系統設計與分析

通過左右兩個大輪的旋轉去觸碰冰架結構使它在順時針旋轉的時候抓緊,這樣可以在除冰的時候對整個機器人起到固定作用。用底板下面的除冰結構進行除冰。其中機器人的敲打觸發結構主要有觸控開關來實現,機器人的上升主要由兩個電機來實現拉動,因為兩個電機是獨立的,所以可以實現機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),為了使機器人在固定的后才開始敲打以及切冰。

三、機器人各機構分析

3.1機器人的抓緊固定機構

機器人如果只使用電機牽引上升除冰,由于敲打機構的巨大沖擊力,很容易產生劇烈擺動,不但是機器人不能很好的使敲打力集中在鐵架冰上,同時會帶來一定的危險,所以我們設計了固定抓緊機構。