帶電作業機器人的機械臂設計

張宏達

(寶雞職業技術學院 機電信息學院， 寶雞 721013))

0 引言

帶電作業通常是為提高供電的質量，對高壓電氣設備采取不同電檢查、維修甚至是更換零部件的一種技術。在我國電力部門中，我國長期采取的是采用人工作業的方式。這種人工檢查和維修的方式存在極高的風險，一旦作業人員長時間暴露，則很容易出現傷亡事故。針對這種高風險的問題，如何借助現代智能技術對高壓設備進行檢修，成為當前思考的重點，也是當前極為迫切的事情。因此，部分研究者則將研究的方向轉移到高壓帶電作業機器人，讓機器人通過雙臂配合的方式，完成對高壓電設備的檢修。而這種檢修不僅可以在室內，還可以在室外，進而實現了對高壓設備檢修的全方位操作。在高壓設備檢修過程中，很容易觸碰絕緣子或者是其他的一些帶電設備，進而造成線路出現損壞。因此針對上述的問題，如何加強機械臂的協調控制，成為當前思考的重點。本文結合機械臂運動的相關理論，通過構建思維時變空間，并結合碰撞點坐標，提出一種無碰路徑搜索的機械臂協調控制方法，并對該方法進行了詳細的設計和驗證。

1 機械臂運動建模

結合D-H建模方法，通過正運動學分析和逆運動學分析的方式，對機械臂運動進行建模。

1.1 正運動學建模

1.1.1 確定zi-1軸、xi-1軸和yi-1軸

根據右手定則，確定zi-1的軸線與旋轉關節軸線之間是否是重合；確定xi-1軸與連桿i-1的公垂線ai-1是否重合，如ai-1=0，則xi-1=±zi×zi-1；yi-1則根據右手定則來進行具體的確定，yi-1=±zi-1×xi-1。……