第1 章緒論/ 1

1.1攀爬機器人概述/ 3

1.2自然界生物的攀爬行為及其機制/ 4

1.3攀爬機器人的典型移動環境/ 5

1.3.1電力輸電線路/ 5

1.3.2建筑物/ 13

參考文獻/ 14



第2 章雙臂式攀爬機器人/ 15

2.1攀爬越障機構及其工作原理/ 16

2.1.1研究現狀/ 16

2.1.2機構原理/ 19

2.1.3機器人運動學模型/ 21

2.2機器人結構設計/ 33

2.2.1手臂結構/ 33

2.2.2輪爪復合機構/ 34

2.2.3機器人箱體/ 36

2.2.4機器人實體模型/ 36

2.3機器人越障動作規劃與控制/ 37

2.3.1機器人質心調節與平衡/ 38

2.3.2機器人跨越一般障礙物/ 40

2.3.3跨越導線引流線/ 42

2.3.4跨越地線耐張絕緣子串和鐵塔/ 43

2.3.5機器人線路行走力學特性分析/ 45

參考文獻/ 60



第3 章多節式攀爬機器人/ 63

3.1機器人構型及越障原理/ 64

3.1.1研究現狀/ 64

3.1.2越障機理/ 67

3.1.3多節式攀爬機器人構型優化/ 68

3.1.4機器人運動學模型/ 70

3.2機器人結構設計/ 73

3.2.1單元驅動方案分析/ 73

3.2.2單元結構設計/ 74

3.2.3其他關鍵結構設計/ 80

3.3越障過程規劃與控制/ 86

3.3.1單元機構支撐端切換流程規劃/ 86

3.3.2重力平衡特性/ 89

3.3.3越障規劃/ 92

參考文獻/ 102



第4 章四足式攀爬機器人/ 104

4.1四足式攀爬機器人的組成及工作原理/ 105

4.1.1攀爬機器人的研究現狀/ 105

4.1.2四足式攀爬機器人的運動原理/ 108

4.1.3四足式攀爬機器人運動學模型的建立/ 109

4.2四足式攀爬機器人攀爬動作規劃及結構設計/ 113

4.2.1桿塔攀爬機器人攀爬動作規劃及結構設計/ 113

4.2.2壁面攀爬機器人攀爬動作規劃及結構設計/ 124

4.2.3巡檢機器人線路攀爬動作規劃及結構設計/ 133

參考文獻/ 144



第5 章攀爬機器人應用系統設計/ 145

5.1攀爬機器人應用系統組成及工作原理/ 146

5.1.1系統組成/ 146

5.1.2系統硬件選型設計/ 148

5.2機器人控制系統設計/ 157

5.2.1控制系統工作原理/ 157

5.2.2越障規劃軟件系統設計/ 159

5.2.3人機交互軟件系統設計/ 165

5.3能源供給系統設計/ 175

5.3.1蓄電池直接供電系統/ 176

5.3.2太陽能電池板和蓄電池供電系統/ 177

5.3.3電磁感應供電系統/ 179

5.4電力輸電環境和電磁兼容設計/ 181

5.4.1電力輸電環境簡介/ 181

5.4.2電磁兼容設計/ 182

參考文獻/ 184