GIS檢測機械臂結構設計及優(yōu)化.pdf

1、作為支撐國民經(jīng)濟發(fā)展的能源支柱，電網(wǎng)在當今社會發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，它關系著整個社會的穩(wěn)定發(fā)展。作為與用戶聯(lián)系最緊密的配電網(wǎng)開關站的電力檢測與維護工作顯得尤為重要。
　　開關站內(nèi)有上百臺氣體絕緣金屬封閉式開關，云南電網(wǎng)利用整套的數(shù)字成像系統(tǒng)對其檢修。但是由于X射線發(fā)生器有輻射性，傳統(tǒng)的人工搬舉檢修系統(tǒng)設備對工人身體傷害極大，勞動強度大并且檢修效率大大降低，需要投入更多的人力、物力。
　　設計一套具有移動與操作能力的搬運

2、數(shù)字成像檢測設備的移動機械臂具有很大的發(fā)展前景和研究意義，它能輔助工人通過遙操作方式對氣體絕緣開關進行檢測，能夠很大程度的減小工作人員的作業(yè)風險、提高作業(yè)效率。
　　本文首先闡述了設計一套具有移動與操作能力的搬運數(shù)字成像檢測設備的移動機械臂的重要性，分析比較了適合應用在搬舉場合的國內(nèi)外研究的移動機械臂的研究成果以及最常用的關節(jié)型機械臂的發(fā)展現(xiàn)狀，總結了檢測任務的工作環(huán)境特點以及約束條件和工作要求，明確了本課題的主要研究內(nèi)容和研究工

3、作。
　　然后根據(jù)檢測工作環(huán)境與任務需求，確定檢測機械臂的系統(tǒng)方案及作業(yè)流程，明確了檢測機械臂的自由度、關節(jié)類型和性能指標約束，完成機械臂機構的設計；并進行了運動學正解，驗證了設計的正確性；通過蒙特卡洛方法，對機械臂的工作空間進行了仿真，驗證了機械臂機構設計完全滿足工程要求。
　　其次對機械臂進行結構設計的分析，主要對連桿截面形狀進行了綜合性能的比較分析，得出空心矩形截面更適合本課題應用；在確定了連桿截面形狀后，根據(jù)移動平臺

4、對機械臂總質(zhì)量的最大限度要求，選用機械臂的最大參數(shù)對連桿截面尺寸進行了初始尺寸的設計分析。
　　隨后在SolidWork中設計了機械臂的基座、連桿、關節(jié)以及末端執(zhí)行器，并對電機進行了選型，裝配成整體三維模型；通過有限元分析方法，進行了機械臂連桿的結構優(yōu)化，主要包括尺寸優(yōu)化、拓撲優(yōu)化和形狀優(yōu)化。
　　最后在 Adams中對機械臂進行動力學仿真與分析，得到關節(jié)力矩并驗證方案可行性；并對機械臂進行了折疊和展開兩種狀態(tài)的模態(tài)分析，為