2025年学前教育文献论文(3篇)

无论是身处学校还是步入社会，大家都尝试过写作吧，借助写作也可以提高我们的语言组织能力。相信许多人会觉得范文很难写？接下来小编就给大家介绍一下优秀的范文该怎么写，我们一起来看一看吧。

学前教育文献论文篇一

项目名称：学前教育研究

负 责 人： 王腾云

班级：师范一班

学号：15

完成日期：2012-10-11 1

学前教育研究综述

学前教育作为国民教育的第一步是非常重要的，目前我国学前教育发展还是比较相对落后的。就学前教育发展史来看来说，从以前单纯的幼儿园到现在双语幼儿园的普遍发展，我国的学前教育相比国外学前教育发展还是很缓慢的而且还存在着很多问题，有学前教育存在幼儿培养片面化； 学前教育城乡发展不均衡等。

崔方方；洪秀敏在《我国学前教育发展区域不均衡:现状、原因与建议》提出我国学前教育发展存在区域不均衡状况，表现为中西部地区毛入园率低、幼儿教师数量和质量参差不齐等。因此，促进我国学前教育区域均衡发展应当加大学前教育的宣传力度，提升幼儿教师的待遇和准入门槛，加大政府政策及财政支持力度并适度向中西部地区倾斜。

东北师范大学的 汪冬梅《农村学前教育问题研究》体现了学前教育事业的发展，对于满足社会对学前教育多样化的需求、巩固普及九年义务教育成果、提高普及九年义务教育水平、发展整个教育事业都具有十分重要的战略意义。

陕西师范大学的 姚国辉在《中国学前教育政策史系统分析研究》也谈到中国学前教育变革的历史就是中国学前教育政策不断调整发展的历史，对中国学前教育政策发展历史进行系统的分析研究既是学前教育研究的需要，也是学前教育发展的必然要求。而且，他把学前教育划分为三个大时期，分别为: 解放前、解放初至“文革前”和改革开放至今。针对各个时期的特点来分析学前教育政策的历史背景﹑主要内容及特点进行梳理和总结。从他的研究中我们可以了解到各个时期对学前教育发展状况来指导现在的学前教育发展。

司富春在《把学前教育纳入义务教育范畴》给出了最详细的做法就是把学前教育纳入义务教育的范畴，并制定学前教育法，规范全国的学前教育活动。并指出以法律的形式约束学前教育活动，是解决我国当前学前教育事业发展中诸多突出问题，促进学前教育事业健康可持续发展的迫切需要和根本保障。在这一点上，我非常赞同。现在我国实行的是九年义务教育制度，既然，学前教育这么重要，为什么不把学前教育纳入义务教育范畴呢？ 李玉峰在《发达国家学前教育发展对我国学前教育规划实施的启示》通过对比国外发达国家的学前教育特出在这样一个启示:提高幼儿入园率，努力普及学前教育；积极发展公立幼儿园；建设高素质幼教师资队伍；逐年增加政府幼教经费投入；尽早出台学前教育法，保障各项基础工作顺利实。

吴琼； 林筱彬在《美国学前教育发展的经验对我国的启示》 我国与美国学前教育发展相比，远远落后于美国和发达国家。从这个角度看美国学前教育发展的经验对当前我国学前教育改革具有启示和借鉴意义。从美国发展学前教育的制定政策和法规、持续投入资金、提供适宜的教育服务等方面经验看，我国学前教育改革与发展的趋向应是:政府应加强投入和管理，承担起发展学前教育的主要责任；加快学前教育立法，以立法保障学前教育的健康发展；关注处境不利的儿童，推进我国学前教育公平。

西北大学的王亚新在《我国学前教育的政府职能分析》主要分析与世界发达国家相比，我国学前教育事业的发展还相对缓慢，还存在城乡之间、地区之间发展的不平衡，学前教育事业发展中的政府职能还很不到位。本论文主要立足于我国学前教育发展的实际，以陕西的 学前教育发展现状为主要分析对象，运用文献资料、调查研究和对比分析等方法，对我国学前教育发展中的政府职能进行了客观描述和理论分析。通过作者的进一步分析，可见政府对于学前教育的职能也很重要，我国现在学前教育的发展跟政府有很大一部分关系。

刘炎在 《对我国学前教育几个基本问题的探讨——兼谈我国学前教育未来发展思路》本文主要分析了我国学前教育发展的几个基本问题，即学前教育事业的性质是什么、政府在发展学前教育中应承担什么责任、普及学前教育的发展目标应如何确定、有限的学前教育公共财政资源应如何分配。在深入探讨上述问题的基础上，文章提出了促进我国学前教育发展的若干建议， 给我们对于学前教育未来的发展确定了思路。

我们通过研究我国学前教育现状 ，发达国家的学前教育给我们的启示以及对未来我国学前教育发展思路。不仅能够帮助我们深刻地理解过去，而且能够帮助我们深刻地理解现在、预见未来，更好地认识学前教育发展的客观规律，更好地把握学前教育发展的时机。时代变了。 我们今天的国情发生了巨大的变化， 我们的学前教育实际也已经发展到新的水平。现在随着越来越多的教育家开始关注学前教育这一块领域，使我们国家的学前教育逐步向着全面化，系统化进行。

参考文献：

1、崔方方；洪秀敏《发展研究 期刊 2010-12-25

我国学前教育发展区域不均衡:现状、原因与建议》教育2.汪冬梅 《农村学前教育问题研究》。东北师范大学

2006-05-10 3.姚国辉《0

4、司富春。《把学前教育纳入义务教育范畴》 中国政协2012第七期

5、李玉峰。《发达国家学前教育发展对我国学前教育规划实施的启示》现代教育管理。期刊。2010-07-15 6.吴琼； 林筱彬。《2010-11-15 7．王亚新。《

美国学前教育发展的经验对我国的启示》。教育探索 期刊

中国学前教育政策史系统分析研究》陕西师范大学。期刊。2008-05-1

我国学前教育的政府职能分析》 西北大学。 2008-06-30 8.刘焱。《对我国学前教育几个基本问题的探讨——兼谈我国学前教育未来发展思路》。教育发展研究。期刊 2009-04-25 9．庞丽娟； 胡娟； 洪秀敏

。论学前教育的价值。 2003-01-25

3 10．侯莉敏。 我国幼儿园课程标准的演变及其启示[j]。 广西师范大学学报（哲学社会科学版）。 2000(02) 11. 张春霞。 陈鹤琴的课程思想对当前幼儿园课程改革的启示——兼谈《幼儿园教育指导纲要（试行）》的教育理念[j]。 学前教育研究。 2002(06) 12. 曹能秀。究 2008-03-15 全人发展的幼儿教育——世界幼儿教育的发展趋势之一学前教育研13.卓玛巴毛。 关于农村学前教育发展现状[j]。 成功（教育） 2012-02-23 14. 庞丽娟； 胡娟； 洪秀敏15.彭俊英； 高群； 肖杰。 研究

2011-07-01

16、 王回澜。

。论学前教育的价值。 2003-01-25

西部农村幼儿园教育效益分析与政策建议。 学前教育

学前教育发展的对策。辽宁教育行政学院学报

2005-11-30 17. 施燕．学前儿童科学教育．上海：华东师范大学出版社，1999 18. 刘晓东．儿童教育新论．南京：江苏教育出版社，1998 19.幼儿园教育课程指导丛书·社会．南京；南京师范大学出版社，1996 20.幼儿园课程实施指导·社会．南京：南京师范大学出版社，1997

学前教育文献论文篇二

小车倒立摆系统文献综述

（该文的设计题目是“小车倒立摆的控制器设计”） 1 前言

倒立摆是处于倒置不稳定的状态，人为控制使其处于动态平衡的一种摆。一般是由一个可以在水平轨道上自由移动的小车和倒置摆铰链而成。倒立摆的种类很多，目前研究的多为平面内摆动的摆，可粗略分单级、二级至多级倒立摆；按摆放位置分为水平轨道式和倾斜轨道式倒立摆；按控制电机可分为单电机和多电机倒立摆；据研究的目的和方法不同，又有悬挂式倒立摆、球平衡系统和平行式倒立摆。

倒立摆系统在控制系统研究中受到普遍重视。“倒立摆系统”已经被公认为自动控制理论中的典型试验设备，也是控制理论在教学和科研中不可多得的典型物理模型。倒立摆本身是一个自然不稳定体，在控制过程中能够有效地反映控制中许多关键问题，如稳定问题、非线性问题、鲁棒性问题、随动问题以及跟踪问题等都可以用倒立摆为例加以研究，通过对倒立摆系统的研究，不仅可以解决控制中的理论和技术实现问题，还能将控制理论所涉及的三个基础学科：力学、数学和电学（含计算机）有机的结合起来，在倒立摆系统进行综合应用。

倒立摆的研究不仅有其深刻的理论意义，还有重要的工程背景。在多种控制理论与方法的研究和应用中，特别是在工程实践中，也存在一种可行性的试验问题，控制理论在当前的工程技术界，主要是如何面向工程实际、面向工程应用问题。一项工程的实施也存在一种可行性的试验问题，用一套较好的、较完备的试验设备，将其理论及方法进行有效的检验，倒立摆可为此提供一个从控制理论通往实践的桥梁。在教学过程中，不但使学生具有扎实的理论基础，还应掌握如何把理论知识应用到一个复杂的实际系统中，进一步达到提高教学质量的目的。由于倒立摆系统与火箭飞行和双足机器人的行走有很大的相似性，因此倒立摆的研究对于火箭飞行以及机器人的控制等现代高科技术的研究具有重要的实践意义。目前对倒立摆系统的研究已经引起国内外学者的广泛关注，是控制领域研究的热门课题之一。 2 控制理论在倒立摆系统中的应用 2.1 传统控制方法在倒立摆控制中的应用

经典控制和现代控制理论的主要特征是基于模型的控制。经典控制理论主要采用传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析方法，能够很好地解决单输入单输出问题。所研究的系统多半是线性定常系统，对非线性系统，分析时采用的相平面法一般也不超过两个变量。现代控制理论采用状态空间法，把经典控制理论中的高阶常微分方程转化为一阶微分方程组，用以描述系统的动态过程。这种方法可以解决多输入多输出问题，系统既可以是线性的、定常的，也可以是非线性的、时变的。 2.1.1 经典控制理论

单级倒立摆系统的控制对象是一个单输入（力或加速度）和两个输出（角度和位移） 的非最小相位系统。它提供了用经典控制理论解决单输入多输出系统的控制方法。文献[1]-[2]中根据对系统的力学分析，应用牛顿第二定律，建立小车在水平方向运动和摆杆旋转运动的方程，并进行线性化，拉氏变换，得出传递函数，从而得到零、极点分布情况。根据使闭环系统能稳定工作的思想设计控制器。为此，需引入适当的反馈，使闭环系统特征方程的根都位于左平面上。用经典控制理论的频域法设计非最小相位系统的控制器并不需要十分精确的对象数学模型。因为只要控制器使系统具有充分大的相位裕量，就能获得系统参数很宽范围内的稳定性。

2.1.2 现代控制理论

与经典控制理论相比，现代控制理论有较强的系统性，从分析到设计、综合都有比较完整的理论和方法。据目前国内外已有资料来看，已有用现代控制理论方法解决倒立摆平衡问题的记载[3-7]。文献[7]中是用状态反馈理论控制二级倒立摆的。文献[8]介绍对该系统进行控制时，三种数字控制器的设计方法，即:连续系统极点配置法、连续系统二次型性能指标法和离散系统二次型性能指标法。现仍以二级倒立摆为例，简述应用最优状态调节器理论和状态观测器理论的控制思想[9]~[11]。控制器采用了线性定常状态反馈和降阶观测器的结构。控制对象（小车、上摆、下摆） 分别由传感器检测出三个位置量y1,y2,y3。这三个位置量由观测器重构状态得1,y2,y3。到三个速度（角速度） 量y 三个位置量和三个速度（角速度） 量由控制器进行状态反馈，组成一个闭环系统，达到使不稳定系统变为稳定系统，使系统的瞬态和静态性能良好的目的1 根据最优状态调节器理论，对于系统:

axbu x使性能指标 j(xqxuru)dt 0tt取最小的控制规律为 ukx

ur1btp

在控制设计中应用最优状态调节器理论的关键在于由分析和实验找到能使系统稳定工作的“初始”控制，再根据对闭环系统的性能要求，调整二次性能指标中的加权矩阵q 、r 来达到。

2.2 人工智能控制方法在倒立摆控制中的应用

随着科学技术的发展，被控对象日趋复杂，对控制性能的要求不断提高，使传统控制理论面临新的挑战。众所周知，被控对象愈复杂，数学模型愈难精确。加上系统本身的非线性以及某些不确定性，使针对线性化模型进行控制系统设计的各种理论对解决这些复杂系统无能为力。在这样复杂对象的控制问题面前，把人工智能的方法引入控制系统，得到新的控制上的突破。相应的模糊智能控制和神经网络控制是智能控制的重要方面。它们在倒立摆系统的控制上也起到了很大的作用。 2.2.1 模糊逻辑控制

模糊逻辑控制是采用模糊化、模糊推理、解模糊等运算的模糊控制方法。其主要工作是模糊控制器的设计[12]~[15]。现以倒立摆控制来简单说明模糊控制器设计的一般方法[13]。以摆杆的倾角和速度作为输入变量。可以将倾角描述成:向左倾角大、中、小、垂直、向右倾角小、中、大。速度描述成:倒得非常快、快、慢、静止、升得慢、快、非常快。它们都可以用模糊语言变量nb、nm、ns、ze、ps、pm、pb 来表示。用类似的模糊集合可以对控制小车运动的输出进行定义。接着定义某些隶属函数，用来确定属于这些隶属函数的隶属度。最常用的是三角函数，也可以用梯形或钟形函数。这个安排隶属度的过程就是对变量实现模糊化的过程。接着是建立一系列的模糊规则，要用这些规则来描述各种输入所产生的作用。例如可以建立如下一些规则: 如果摆杆向左倾斜大并倒的非常快，那么向左作快运动； 如果摆杆向左倾斜大并升的慢，那么向左作慢运动； 如果摆杆向左倾斜小并倒的快，那么向左作中等运动； „„

最后，模糊输出被分解成能够用于对物理装置进行控制的合成输出作用，即可以加到小车上的确切的驱动电压。这个过程称为解模糊判决。其方法之一是重心法，把模糊输出投影到输出隶属函数上再计算其重心。

此外，还有对倒立摆的双闭环模糊控制方案[15]。这个方案中有两个模糊控制器。一个作为内环，用于控制倒立摆的角度；另一个作为外环，用于控制小车的位置。这种方法便于调整隶属度、控制规则，比率因子等设计参数。 2.2.2 神经网络控制

神经网络系统是指利用工程技术手段模拟人脑神经网络的结构和功能的一种技术系统，它是一种大规模并行的非线性动力学系统。神经网络具有信息的分布存储、并行处理以及自学习能力等优点。用强化学习方法来实现倒立摆的平衡控制，至今已经取得了不少成果。1983 年barto 等人设计了两个单层神经网络，采用ahc 学习算法实现了状态未离散化的倒立摆的平衡控制[16]。1989 年，anderson 进一步用两个双层神经网络和ahc 方法实现了状态未离散化的倒立摆的平衡控制[17]。最近，peng 通过将状态离散化成为162 个区域，实现了基于q 学习算法和bp神经网络的倒立摆控制[18]。在强化学习方法中，控制器所能得到的反馈是当倒立摆偏离垂直方向的角度超出±12°或小车在±2. 4 米处和轨道两端相撞时环境给出的一个失败信号。q学习算法是在各时间步q 值的更新迭代中将失败信号进行反传并根据q值来确定相应决策的优劣。bp 网络的输入为状态x和决策，输出为q值。在每个时间步k ，观察当前状态xk，选择和执行控制k，再观察后继状态yk，并检测是否有失败信号，调整q值，得到误差信号，更新网络的权重w，使网络实际输出逼近更新后的理想输出。通过q学习和bp网络的有效结合，实现了状态未离散化的倒立摆的无模型学习控制，证明了这种方法去实现某些状态连续控制系统无模型控制的可行性[19]。

将模糊控制与神经网络相结合应用于倒立摆控制，可充分体现两者的优越性。如文献[20 ]中用再励式的模糊自适应控制方案控制倒立摆，简称garic(generalized approximate reasoning -based intelligent control) ，是美国nasa ames 研究中心的h. r. berenji kar 提出的[21]，取得了相当成功的结果。文献[22]在采用一种解析式模糊控制器对倒立摆进行研究的基础上，又采用神经网络的bp 算法对模糊控制器的参数进行了训练，完善经验规则，使控制系统的动态特性得到明显改善。 2.3 拟人智能控制与倒立摆控制[23]

模糊控制、神经网络控制等智能控制理论的问世，促进了当代自动控制理论的发展。然而，基于这些智能控制理论所设计的系统往往需要庞大的知识库和相应的推理机，不利于实现实时控制。这又阻碍了智能控制理论的发展。因此，又有学者提出了一种新的理论——拟人智能控制理论。拟人智能控制的核心是“广义归约”和“拟人”。“归约”是人工智能中的一种问题求解方法。这种方法是将待求解的复杂问题分解成复杂程度较低的若干问题集合，再将这些集合分解成更简单问题的集合，依此类推，最终得到一个本原问题集合，即可以直接求解的问题。另一核心概念是“拟人”，其含义是在控制规律形成过程中直接利用人的控制经验直觉以及推理分析。从倒立摆系统来看，要直接形成“拟人”控制规律，必须观察人的控制方式。当人摊平手心托着一根杆，杆向某个方向倾斜时，人将本能地使手移向同一方向。只要手的移动速度大于杆的倾斜速度，杆就可恢复竖直。参照上述人的控制方式，可直接形成如下控制规律

uk

（1） 式中，为摆杆角位移；u为控制作用；k为单位倾角所对应的控制作用。式(1) 表明，为正（杆向右倾斜） 时，u为正（小车右移）。由于杆的质量惯性，摆杆将 出现振荡。为了消除振荡稳定摆，引入阻尼信号。此外，摆杆的稳定是通过小车移动来控制的，因而控制规律中又

。的正反馈作用。必须引入小车的移动信号—线位移信号x和线速度信号x经分析，引入x，x综合以上各方面，最后形成了倒立摆的控制规律:



（2） ukkkxxkxx式中，k，kx,kx分别为单位角速度、单位线位移、单位线速度所对应的控制作用。在系数选择得当时，可实现倒立摆的稳定控制。

拟人智能控制理论，既不要求精确的数学模型，也不要建造推理机，而是根据物理结构模型直接形成控制规律，为复杂物理系统的自动控制设计提供了新的思路和理论指导。 3 总结

随着微电子技术的迅速发展，新的控制方法不断出现，实现对倒立摆的控制是对一种控制方法在理论和方法论上的检验，另外，由于倒立摆摆的控制方法在军工、航天和机器人领域有广泛的用途，对倒立摆的研究将是一个非常有意义的课题。

由于倒立摆装置被公认为自动控制理论中的典型试验设备，也是控制理论教学和科研中不可多得的典型物理模型，当前国内外有很多学者研究控制算法时都在利用倒立摆系统进行仿真验证，倒立摆系统稳定效果非常明了，可以通过摆动角度、位移和稳定时间直接度量，控制好坏一目了然。

国际上每年都有成百篇关于倒立摆控制研究的论文发表，其中大部分是建立在计算机基础上的仿真研究，主要是以一级倒立摆作为被控对象进行仿真，用二级倒立摆和平行倒立摆来仿真的文章则很少见，而用三级倒立摆进行仿真研究的还没见到。三级倒立摆的控制作为控制界的经典难题一直为人们所关注，也一直是研究的热点。目前，大约只有八分之一的学者在对实际物理摆进行设计、实验和控制研究。多数人用状态空间法对倒立摆建立数学模型，然后线性化求得控制函数再进行控制。到目前为止，声称能稳定三级倒立摆的单位并不多见，能用单电机成功控制三级倒立摆稳定在不同典型模式上，尚未见报道。

迄今为止，已成功实现了一级倒立摆系统两种典型的动平衡模式；实现了二级倒立摆实系统三种动平衡模式；实现了三级倒立摆系统四种典型的动平衡模式；实现了一级、二级、三级倒立摆系统不同平衡模式之间的动态切换；用一些控制算法对倒立摆进行控制，系统的鲁棒性很强，只要不改变任何控制参数，系统就可以保持平衡。 4 参考文献

[1] 罗晶，陈平。一级倒立摆的pid控制[j]。实验室研究与探索。2005,24(11)，26-28.

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学前教育文献论文篇三

本科毕业设计（论文）

文献综述

题 目 缆线机器人的机构设计及仿真 姓 名 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号

指导教师

郑州科技学院 机械工程学院

二○一六年四月

目 录 引言 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 3 2 国内外机器人研究成果 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 4

2.1 国外机器人研究成果 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 4 2.2国内机器人研究成果 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 8 3 总结 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 10 参考文献 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 12 引言

随着我国经济的高速发展，超高压大容量输电线路越建越多，线路走廊穿越的地理环境更加复杂，如经过大面积的水库、湖泊和崇山峻岭，给线路维护带来很多困难。而且在严冬及初春季节，我国云贵高原、川陕一带及两湖地区常出现雾凇和雨凇现象，造成架空输电线路覆冰，使线路舞动、闪络、烧伤，甚至断线倒杆，使电网结构遭到破坏，安全运行受到严重威胁。在紧急情况下，寻道员用带电操作杆或其它类似的绝缘棒只能为很少的一部分覆冰线路除冰，人工除冰有很高的危险性。

在国外，一些国家的地理与气候情况与我国相似，甚至一些国家的情况更加恶劣，为了保证电力系统的可靠性，提高高压输电线除冰的效率，减少损失，维护人工的安全，开发一种可以替代或部分替代工人进行除冰作业的新型设备一直是国内外相关研究的热点。因此，研制安全有效的除冰机械以代替人进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。 国内外机器人研究成果

2.1 国外机器人研究成果

从20世纪80年代末，国外已经开展了巡线机器人的研究。而除冰机器人是比巡线机器人更复杂的机电一体化结构，目前国内没有技术成熟的除冰机器人。

1988年，东京电力公司的sawada等人首先研制了具有初步自主越障能力的光纤复合架空地线（opgw）巡检移动机器人，如图2-1。当遇到杆塔时，该机器人利用自身携带的导轨从杆塔侧面滑过，待机器人夹持轮抱紧线塔另一侧的地线后，将弧形手臂折叠收起，以备下次使用。机器人携带的导轨约100kg，由于自身质量过大，对能源的要求较高。其携带的损伤探测单元采用涡流分析方法探测光纤复合架空地线铠装层的损伤情况，并把探测数据记录到磁带上[1,2][1]，由于存储量有限，巡检完一段距离的线路后就需要读出数据，实际应用受到了限制。

图2-1 opgw巡检机器人

1989年，日本ntt公司的shinichi aoshima等人研制了一种由多个独立单元组成的机器人。如图2-2所示。机器人采用了“头部决策，尾部跟随”的仿生控制方式，类似一个蛇形机构，由六对左右对称、相互联接的小车组成，每个单元小车有两个电机，一个用于行走驱动，另一个用于控制联接前后小车的旋转关节的关节角；左右小车采用具有自保安功能的磁锁机构联接，磁锁机构用永久磁铁将左右小车牢牢锁紧，使两车橡胶驱动轮抱住馈电电缆，由行走电机驱动沿电缆平稳爬行。当机器人遇到分支线、绝缘子等障碍物时，每对小车

上磁锁机构中的电磁铁通电，顺次将磁锁打开，机器人再改变两侧旋转关节的关节角，使左右小车分开，小车依次通过障碍物后，控制两侧旋转关节使左右小车合拢，电磁铁断电，磁锁再次锁紧，机器人恢复正常行走状态。该机器人本体的缺点是驱动关节较多，能耗大且控制复杂。

图2-2 蛇形巡检机器人

美国trc公司1989年研制了一台悬臂式巡线机器人，如图2-3所示。在架空线路上主要以爬行的方式运动，携带相关设备可以执行电晕损耗检查和绝缘子、压接管等视觉检查的任务，将探测到的故障数据经预处理后传给地面。当该机器人遇到杆塔时，还采用仿人攀援的方法从塔的侧面越过杆塔

[1,3]。

图2-3 美国trc悬臂式巡检机器人

由日本sato公司生产的电力线损伤探测器也采用了单体小车结构，如图2-4所示。能够在地面人员的遥控下，沿电力线行走，利用车载探测仪器探测线路损伤程度及准确位置，将获取的数据和图片资料存储在数据记录器中。地面工作人员可回收复查，进一步确定损伤情况。探测器不具备越障功能，遇到线路附件等障碍物时便可自动停止前进。该损伤探测器于1993年赢得shibusawa大奖。

图2-4 日本sato公司生产的巡检机器人

加拿大魁北克水电研究院的serge montambault 等人2000年开始了hq lincrover遥控小车的研制工作，如图2-5所示。该机器人起初用于清除输电线上的积冰，逐渐发展为用于线路巡检、维护等多用途移动平台。第三代原型机

52结构紧凑，仅重25千克，驱动力大，抗电磁干扰能力强，能爬的坡，通信距离可达1千米。小车采用灵活的模块化结构，安装不同的工作头即可完成架空线视觉和红外检查、压接管状态评估、导线和底线更换、导线清污和除冰带 电作业，已在工作电流为800a的315kv电力线上

[8]进行了多次现场测试。但

[9]是，hq lincrover无越障能力，只能在两线塔之间的电力线上工作。目前，研究组正在开发具有越障功能的自治移动小车，试验结果表明，新一代hq lincrover能在无人干预的情况下跨越障碍物，巡检范围达4km

[1,4]。

图2-5 hq lincrover遥控小车

2002年，巴西米纳斯邦联大学的mario 等人也研制了一种多功能巡检机器人，如图2-6所示。该机器人采用缆车结构，通过安装不同的设备，能实现线路巡检或在线路上安装、移除航空预警球等多种功能，但这种机器人也不具备越障功能，只能在两杆塔间的线路上作业，其应用范围受到限制

[1,5]。

图2-6 预警球安装作业机器人

20世纪80年代到现在，这些国家先后开展了巡检机器人的研究工作，并取得了阶段性的成果，在两个杆塔之间巡检的机器人技术一室相对成熟，有些已

达到产品化的程度。

2.2 国内机器人研究成果

相比于国外，国内对巡检机器人的研究起步相对较晚，开展相关研究的机构也不多，90年代末，国内的一些研究机构和高等院校也开始了巡检机器人的研究工作，并已经研制出多种机构类型的巡检机器人样机。武汉大学和山东大学在这方面的研究起步较早。在“十五”国家高新技术发展计划（863计划）的支持下，中科院沈阳自动化所、武汉大学与沈阳供电公司、中科院自动化所与山东大学等同时开展了对架空输电线巡检机器人的研制工作。

中国科学院自动化研究所、山东大学所研制的机器人采用了三臂结构，如图2-7所示，能在线路上行进，并可自主跨越线路上防震锤等障碍物，但机器人结构重，耗能多，作业控制复杂[1,7][1,6]。武汉大学设计的机器人采用了双臂结构，如图2-8所示，可利用臂上的滚轮在线路上行驶，并具有一定的越障作业的能力，但该设计方案以相线作为机器人的作业路径，相线上相对复杂的环境给机器人的作业控制带来了困难，且机器人在相线上带电作业的危险性较大

[10]

。

图2-7 山东大学研制的三臂式巡检机器人机械结构

图2-8 武汉大学研制的双臂式巡检机器人的机械结构

综上所述，目前国内外设计的高压线巡检机器人

[11]

多选取相线作为巡检作业路径，与选取地线作为作业路径的机器人设计方案相比，相线的作业模式存在以下问题：

（1）机器人悬挂在相线上时，处于带电作业状态，危险性高。 （2）巡视检测的范围小，视野窄。

（3）相线的悬垂弧度较大，机器人在相线上运行时更能耗时耗能。 （4）机器人在相线上运行，容易损伤线路。

（5）相比于地线，相线上的温度较高，一些线路故障段的温度可达100c以上高温[12]

，机器人长期处于高温环境，会影响机体和电子设备的正常工作

[13]

。

（6）突遇雷电时，相线上运行的机器人容易产生放电现象，影响机器人本体的安全性[14]。 总结

高压输电线路是当今社会经济的生命线，对其有效的监督和巡查是电力部门的重要任务之一。了解输电线路的组成对巡线机器人的研究设计起着重要作用，输电线路中的各种附属设备对巡线机器人的在线行走起到了阻碍，因此，在巡线机器人的越障结构设计中，必须考虑这些金具的特点和结构，机器人在线路上行走时，不仅要能够跨越这些障碍物，而且还要保证线路的安全

[15]

。随着对巡检机器人研究的不断深入，人们对机器人的结构设计必然会提出更高的要求，主要表现在轻量化、操作简单化和越障高效化等方面。

通过以上对高压输电线路和巡检机器人作业环境的分析，也对巡检机器人本体机构的设计提出了要求：

（1）高压线巡检机器人的结构和重量

巡检机器人以输电线为作业路径，在高压线路上移动来完成线路的检测任务，机器人本身以及所携带的设备重量都将由线路承担，高压线本身的承载能力有限，根据电路部门提供的技术要求，高压线的负载不应超过200kg然，机器人本体的重量应低于这个标准。

（2）高压线巡检机器人本体机构的功能和设计要求

机械结构是巡检机器人能否适应高压线路的环境、完成作业要求的关键。巡检机器人的机械结构应满足以下设计要求：

① 移动能力：能在坡度较为平缓的线路上以稳定的速度快速移动，并能保障机器人本体的安全，沿线移动是巡检机器人的基本作业要求。

② 爬坡能力：线路存在着弧垂效应，因此即使在水平地面架设的线路都存在着一定的坡度，此外，在山区环境中，坡度将更为陡峭，如塔架分别位于山

55顶和山谷，该档距段的线路坡度可能超过

[17]

[16]，显，因此，巡检机器人应该具有一定的爬坡能力。

③ 越障能力：越障能力的大小影响着机器人的作业范围，因此是巡检机器人机械机构设计的重要指标人移动的各种附属设备。

[18]，所设计的机械机构应能跨越线路上的阻碍机器 ④ 承载能力：机器人悬挂在线路上，所承载的重量除自身机械机构的重量外，还包括控制系统和检测设备的重量，机器人本体还应提供足够的空间用于携带控制系统和检测设备。

在比较现有设计方案的基础上，我提出并设计一种新的适合高压输电线作业环境的机器人本体机构，从最初的机构剑突到具体的运动机构，并阐述该机器人机构本体主要部件的构成和功能作用，利用三维软件和cad技术给出机器人的实体模型和零件图，并对机器人巡检作业和越障过程给予规划和分析，总结当前的主要工作，分析不足，并对进一步的设计工作提出展望。

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