PAGE3除冰機器人機械結構設計中期報告內容一．論文所取得的階段性成果本文主要根據除冰機器人可能遇到的作業環境，對除冰機器人的總體方案進行了設計。并盡可能以最困難的環境條件來對除冰機器人的一級二級除冰機構進行設計，并對其進行了強度校核，保證其能夠安全，高效，穩定的進行除冰作業。目前已完成的內容具體介紹如下：（一）除冰機器人的除冰方案設計本文根據現有的除冰機器人的除冰方式，選擇采用沖擊銑削式的除冰方法。采用單一沖擊式除冰的話，盡管該種除冰方式可以幾乎不考慮覆冰的厚度，只需要從輸電線路與覆冰結合的地方用錐形刀具進行往復沖擊便可去除覆冰，而且效率相對來說也較高，但是導線在空中是有一定的垂度的，采用冰刀沖擊式有可能會在導線垂度大的地方損壞導線。而采用單一銑削式的除冰方法雖然不需要擔心上述問題，但是如果導線覆冰厚度超過滾輪的一半高度時，滾輪可能會出現卡死的情況，要想解決這個問題，則必須把滾輪做的很大，這樣做的結果就是會使除冰機器人變得十分笨重，給導線帶來巨大的負荷，嚴重時甚至可能會把導線拉斷。為了使該機器人在除冰過程中不會發生這樣的現象，并且又要使該機器人能夠有效去除掉厚度很高的覆冰的要求下對導線幾乎沒有損壞。則需要將上述兩種除冰方式進行結合(如圖1)，在除冰機器人最前端采用沖擊式除冰，但錐形刀具最前端的圓口就不能從輸電線路與覆冰結合處進行除冰，則需要將圓口進行適當的增大，使其能夠不受導線垂度的影響，并且能夠將厚度較大的覆冰先進行一次去除。由于不是從輸電線路與覆冰結合處進行沖擊除冰，而是對冰層本體進行沖擊除冰，這就必須采用硬度和強度極高的刀具材料，才能保證刀具在除冰過程中不會發生卷刃和崩刃的情況。在對覆冰進行了這樣的一次去除之后，即便留下里的覆冰的厚度也會減少很多，這時便可以采用銑削式的除冰方式對其進行二次去除。所以就需要在沖擊式除冰機構之后增加銑削式除冰，銑削式除冰機構需要使用單獨的電機進行驅動，并且需要減速器進行減速的同時提高力矩，保證滾刀在工作過程中不會因為覆冰的硬度而產生卡死的現象。圖1除冰機器人整體機械結構通過這樣的結合便可以既保證了除冰工作的效率，又不會對輸電線路產生損壞。（二）除冰機器人的行走方案設計除冰機器人的行走機構在現有行走機構的基礎上，進行了一些的改進。首先該除冰機器人的行走輪和目前的除冰機器人上搭載的并無差別，由前后兩個驅動輪進行驅動。只是在輪子的凹槽處增加了一圈的橡膠墊，可以增大摩擦力，防止一級沖擊式除冰機構在工作過程中產生的反作用力將整個機構推向后面。因為行走輪是通過支撐架的連接懸掛在輸電線路上進行工作的，因此無法同時使用減速器和電機，因此行走輪的驅動是直接通過一個減速電機來為其提供動力的。此外，在前行走輪的前面和后行走輪的后面各增加了一個刮雪鏟。前刮雪鏟(如圖2)的用途主要是由于二級銑削式除冰機構主要是針對輸電線路兩邊的覆冰進行去除，而線路上面的覆冰有可能去除不干凈，從而將行走輪卡死或者造成機器人從輸電線路上脫落的情況。該刮雪鏟能夠半包絡輸電線路，且經過除冰機構去除過之后，殘留在輸電線路上的覆冰硬度已經不高，刮雪鏟能夠輕松的將其去除，為了盡可能避免刮雪鏟將輸電線路的外表面刮傷，在鏟子前部有一個翹起來的仰角，其與后面的整體光滑連接，從而保護輸電線路不受損傷。因為刮雪鏟的角度等不需要進行調節，具有普適性，因此該刮雪鏟的固定主要是通過桿架與前驅動輪的支撐架與輪軸固連在一起。后刮雪鏟(如圖3)除了具有將輸電線路下面剩余的覆冰清楚干凈之外，還起到防止除冰機器人前后失衡的作用。因為該除冰機器人的除冰機構與行走機構通過龍骨連接在一起，且除冰機構全都分布在機器人前端，并且為了保證其有著足夠的強度和剛度，選擇了相對較高的安全系數，使得除冰結構部分的尺寸和重量都比較大。盡管電池組及控制部分設計安裝在行走支撐架下，且一級除冰機構需要有一定的對中性，因此該機器人在受到擾動之后仍有可能發生前后失衡，輕則一級除冰機構對輸電線路造成損傷，重則使得機器人從輸電線路上掉落，都是十分嚴重得安全事故。因此后刮雪鏟安裝在輸電線路下部，并通過支撐架與除冰機器人得龍骨相連，保證機器人在受到擾動之后仍不會從發生前后失衡得情況。為了使前后刮雪鏟有一定得使用壽命，不會在使用過程中不會被很快磨損，在其與輸電線路接觸的部分覆蓋有一層納米陶瓷涂層。為了做到輕量化的要求以及盡可能減小側風引起的整體結構振動，在支撐架以及輪上做了鏤空處理。圖2前刮雪鏟圖3后刮雪鏟二．與開題報告所定的研究內容和進展是否相符根據不同規格的輸電線路的導線橫截面的直徑，設計刀具支撐結構，使其可以根據不同粗細的導線選擇不同的刀具間距離，極大的增強該機器人的適用性，并且可以避免由于固定的刀具間距離而產生的遇到較粗的導線將其壓裂或者遇到較細的導線不能很好的完成除冰的問題，和開題報告中所定的研究內容和進展相一致。三．繼續研究的內容在接下來的研究中，本文將對已有的除冰機器人的除冰方案進行充分的了解的基礎上，對兩種除冰方案進行結合，彌補單種除冰方案的不足，使其能夠適用于幾乎全場景的除冰，并可以使其有著不錯的工作效率。四．存在的問題除冰機器人在目前的發展情況下，其越障機構與電池是制約其大規模發展的一些關鍵問題。目前的一些越障機構只能做到固定距離的越障，如果障礙物距離過長那么機器人將無法成功越障，如果障礙物距離過近，則靠近障礙物附近的輸電線路則會成為一個盲區。此外，機器人體積的大小與重量也限制著機器人的越障機構，直接影響著機器人上能夠搭載的越障機構的大小。五．計劃完成論文的時間和預期結果1.論文初稿寫作2022年9月1日—2022年11月10日，完成畢業論文初稿寫作，并將論文初稿提交指導老師。2.修改第一稿2022年11月11日——2022年11月1日，按照指導老師意見對第一稿進行修改，重點修改結構，修改后交指導老師審閱，并聽取修改意見。并且進行中期檢查。3.修改第二稿2022年12月2日——2022年2月1日，對論文進行第二次修改，重點修改論點、論據、論證過程，修改后交指導老師審閱，并聽取修改意見。4.修改第三稿，完成定稿2022年2月