[發明專利]一種用于巡檢機器人旋轉越障模式的風載荷等效計算方法

有效

• 申請號: 201910522999.9
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN110222460B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 李小彭;陳延煒;陳仁楨;楊英男;張猛;郭娜
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理有限公司 11613
• 代理人: 韓國勝

1.一種用于巡檢機器人旋轉越障模式的風載荷等效計算方法，所述巡檢機器人設置有前臂和后臂，其特征在于，包括如下步驟：

A1、建立巡檢機器人所受風載荷模型，將巡檢機器人所受風載荷分為橫向風載荷F_x、沿輸電線方向的風載荷F_y和升力F_z；

A2、根據雙參數威布爾分布，建立隨機風速模型，得到風速時程；

A3、針對巡檢機器人處于不同的越障階段，結合巡檢機器人所受風載荷模型和隨機風速模型，建立對應越障階段下的風載荷等效擬合模型，得到風載荷等效計算方法；

所述越障階段包括：巡檢機器人本體結構與輸電線方向一致階段和巡檢機器人越障階段；

在巡檢機器人本體結構與輸電線方向一致階段，根據準靜態理論，巡檢機器人所受橫向風載荷F_x為：

F_x＝ραKK_bAv²/2 (7)

式中，ρ為空氣密度，α為風速不均勻系數，K為空氣動力系數，K_b為高空風速增大系數，A為迎風側投影等效面積；

巡檢機器人所受沿輸電線方向的風載荷F_y為：

F_y＝ραKK_bA₀v²/2 (8)

式中，A₀為沿輸電線方向投影等效面積；

將得到的橫向風載荷F_x、沿輸電線方向的風載荷F_y進行矢量相加，得到巡檢機器人在此階段中所受風載荷，風載荷的大小以及方向如下式(9)、(10)所示：

式中，F_f為巡檢機器人所受風載荷；

式中，θ為巡檢機器人所受風載荷的方向。

2.根據權利要求1所述的風載荷等效計算方法，其特征在于，所述步驟A2包括：

A21、根據雙參數威布爾分布函數，獲得風速均值和風速方差；

A22、通過風速均值和風速方差得到雙參數威布爾分布的形狀參數和尺度參數；

A23、根據形狀參數和尺度參數，調用威布爾分布的隨機數生成器wvlrnd來生成隨機數據，進而得到相應的風速時程。

3.根據權利要求2所述的風載荷等效計算方法，其特征在于，所述步驟A21具體如下：

雙參數威布爾分布的函數表達式如下式(1)所示：

式中，k為形狀參數，無因次量；c為尺度參數，m/s；v為風速，m/s；

由式(1)得到風速均值的表達式，如下式(2)所示：

式中，E(v)為風速均值；

結合式(1)、式(2)得到風速方差的表達式，如下式(3)所示：

式中，D(v)為風速方差。

4.根據權利要求3所述的風載荷等效計算方法，其特征在于，所述步驟A22具體如下：

結合式(2)、式(3)得到風速均值與風速方差之間的關系，如式(4)所示：

形狀參數的表達式如式(5)所示：

將式(5)代入式(2)得到尺寸參數的表達式，如式(6)所示：

5.根據權利要求1所述的風載荷等效計算方法，其特征在于，在巡檢機器人越障階段包括：巡檢機器人跨越垂直線夾時在巡檢機器人前臂的作用下旋轉180°和巡檢機器人跨越垂直線夾時在巡檢機器人后臂的作用下升降。