毕业设计（论文）报告纸
整体结构装配工作。
3 进行巡线机器人机械手臂的正逆运动学分析和动力学分析。
4 设计巡线机器人详细的机械手臂结构及装配关系，并根据设计要求选用元器件和校核结构件强度。
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第二章 巡线机器人总体设计及理论分析
2.1巡线机器人工作环境分析
现代的高压输电线路都是由耐张塔杆、直线杆塔、绝缘子串、防震锤、耐张线夹、悬垂线夹、压接管等构成。其具体结构如（图2.1）所示。
图2.1 工作环境
2.1.1塔杆
杆塔是架空送电线路本体的主要部分，其作用是支持导线和避雷线，保证导线与避雷线之间、导线与导线之间、导线与地面或交叉跨越物之间所需的距离。杆塔按其在线路种不同作用可分为直线杆塔、耐张杆塔、转交杆塔、终端杆塔、跨越杆塔及换位杆塔6种。 1.直线杆塔
直线杆塔用于线路的直线地段，占杆塔使用数量的80%左右，它承受线路垂直荷载和横向水平风荷载。在顺线路方向也有一定承载能力。直线杆塔主要采用针式绝缘子、瓷横担或悬垂绝缘子串（35kv及以上）,一般不打拉线。
直线杆一般采用固定横担和固定线夹。有时为了减轻断线后导线对杆塔的作用力，在直线塔上采用转动横担、变形横担，但在我国极少采用。 2.耐张杆塔
耐张杆塔也叫作承力杆塔，是一种坚固、稳定的杆塔。为防止倒杆 或断线事故范围扩大，设计中常把一条线路分为几个相对独立的受力段，在工程上称为耐张段，相应每段的两端杆塔称为耐张杆。耐张杆的特点是它要承受相邻两个耐张段导线的拉力差，因此要求它的强度比直线杆大。
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耐张杆塔采用耐张绝缘子串并用耐张线夹固定导线。通常在线路施工设计时按耐张段进行，故又称紧线杆。 3.转角杆塔
转角杆塔用在线路的转角处，分为直线型和耐张型两类。对35Kv及以上线路，转角为 5°以下时用直线型，5°以上用耐张型。转角杆比直线杆多承受沿分角方向的导线张力的合力。 4.终端杆塔
终端杆塔是一种承受单侧拉力的耐张杆塔，它位于线路的首未两端，即发电厂或变电站出线或进线的第一杆塔。 5.跨越杆塔
跨越杆塔位于线路与河流、山谷、铁路等交叉跨越的地方。 6.换位杆塔
换位杆塔用于导线进行换位的地方（220kv以上）。只所以换位是由于导线排列方式决定的，不同排列方式可能使各相导线的间距不等，造成每相导线阻抗参数不同，从而形成三相电压和电流不平衡，这对于系统的运行、负载和通讯产生不利的影响，为此线路每隔一段距离要进行换位，以使三相参数趋于相等。导线换位的方法有直线换位、耐张换位等几种，换位杆塔的形式也不同 2.1.2防震锤
架空电力线路受风、冰、低温等气象条件的作用，使线路产生振动和舞动。振动频率较高而振幅很小，风振动使架空线在悬点处反复被拗折，引起材料疲劳，最后导致断股、断线事故。舞动的频率很低，而振幅却很大，很容易引起相间闪络，造成线路跳闸、停电或烧伤导线等严重事故。防震锤只是一段铁棒。由于它加挂在线路塔杆悬点处，以吸收或减弱振动能量，改变线路摇摆频率，防止线路的振动或舞动。防震锤用于消除线路自振以及消除风等引起的谐振。 2.1.3绝缘子和绝缘串
绝缘子是送电线路绝缘的主体，其用途是悬垂导线并使导线与杆塔和大地保持绝缘，它应具有机械强度高、绝缘性能好、不受强度急剧变化的影响、耐自然侵蚀及抗老化的特点。绝缘体的材料一般采用瓷和钢化玻璃，也有用合成材料的。
架空送电线路常用的绝缘子有针式绝缘子、悬式绝缘子、碟式绝缘子、瓷横担绝缘子等。
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35Kv及以上电压等级的输电线路中常用悬式绝缘子组装成串。 2.1.4金具
架空送电线路的金具使用于导线、绝缘子串，并于杆塔联结的零件。线路金具按性能和用途可大致分为悬垂线夹、耐张线夹、联结金具、续接金具、保护金具和拉线金具等。现分述如下: 1.线夹
线夹有悬垂线夹和耐张线夹两类。
悬垂线夹用于将导线固定在直线杆塔的悬垂绝缘子串上，或将避雷线悬挂在直线杆塔上，也可用于换位杆塔上支持换位导线以及非直线杆塔上路线的固定。
耐张线夹用于将导线固定在承力杆塔的耐张绝缘子串上，以及将避雷线固定在承力杆塔上。耐张线夹根据使用和安装备件的不同，分为螺栓型和压缩型两大类。螺栓型耐张线夹用于导线截面为240mm及以上的导线。 2.连接金具
连接金具用于将绝缘子组装成串，并将绝缘子串连接、悬挂在杆塔横担上。悬垂线夹、耐张线夹与绝缘子串的连接，拉线金具与杆塔的连接，均要使用连接金具。根据使用条件，分为专用连接金具和通用连接金具。
专用连接金具用于绝缘子串，其连接部位的结构和尺寸必须与绝缘子相同。线路上常用的专用连接金具有球头挂环和碗头挂板，分别用于连接悬式绝缘子上端钢帽及下端钢脚。 通用连接金具用于各种情况下的连接，以荷重大小划分等级，荷重相同的金具具有互换性。线路上常用的通用连接金具有直角挂板、U形挂板环、二联板等。
连接金具的机械强度一般不是按导线的荷载选择，而是按绝缘子的机械强度确定，每一种形式的绝缘子配备一套与其机械强度相同的金具。考虑金具的互换性，定型金具按破坏负荷分为4、7、10、12、16、20、25、30、50、60 (单位为KN) 等十个等级。其型号及结构详见书中介绍。 3.接续金具
接续金具用于连接导线及避雷线终端，接续非直线杆塔的跳线及补修损伤断股的导线或避雷线。架空线路常用的连接金具有钳接管、压板管、补修管、并沟线夹及跳线夹等。 4.保护金具
保护金具分为机械和电气两大类。机械类保护金具是为了防止导线、避雷线因受振而造
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成断股。电气类保护金具是为防止绝缘子因电压分布不均匀而过早损坏。 线路上常用的保护金具有防振锤、护线条、间隔棒、均压环、屏蔽环等。 5.拉线金具
拉线金具主要用于拉线杆塔拉线的坚固、调整和连接，包括从杆塔顶端引至地面拉线之间的所有零件。根据使用条件，拉线金具可分为紧线、调节及连接三类。紧线零件用于紧固拉线端部，与拉线直接接触，必须有足够的握着力。调节零件用于调节拉线的松紧。连接零件用于拉线组装。
线路上常用的拉线金具有楔型线夹、UT型线夹、拉线用U形环、钢线卡子等。
2.2巡线机器人的主要技术指标
1巡线机器人可以沿输电线路自主运动。
2巡线机器人可以自主跨越高压输电线路上的不同障碍物。 3巡线机器人可以实现向上15?升角的巡线运动。 4巡线机器人可以实现自锁功能。 5巡线机器人的单机重量小于40千克。
2.3巡线机器人运动学分析
首先设计巡线机器人的整体机械结构运动简图[16-19]，如（图2.2），是对称式的，共有三个机械手臂，每一个机械手臂都固连在基座上面，每个手臂都有三个自由度，根据结构简图进行理论分析。
图2.2整体机械结构简图
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