[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

本發明屬風載荷計算技術領域，尤其涉及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。該方法包括如下步驟：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。本發明提供的方法不同于已有的風載荷等效方法，將巡檢機器人的運動過程考慮在內，建立了更符合實際的風載荷等效計算方法。

技術領域

本發明屬風載荷計算技術領域，尤其涉及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。

背景技術

輸電線巡檢機器人是目前的研究熱點，巡檢機器人在替代輸電線路人工進行巡檢工作時，需要跨越或避讓桿塔、防振錘、懸垂線夾和引流跳線等各種障礙物，并承受風載荷等外激勵影響。

在風載荷的作用下，巡檢機器人會在橫向以及輸電線方向產生擺動，當擺角以及擺動頻率達到一定程度時，會使得用于拍攝巡檢圖像的攝像機模糊，產生無效照片導致巡檢作業失敗，嚴重時還會使得巡檢機器人的行走輪脫軌，造成更嚴重的后果。

目前，針對受風載荷的等效計算有一些技術方案，中國專利CN109359359A提供了一種考慮風載荷時空分布特性的輸電線路風速場模擬方法，中國專利CN105738143B提供了一種用于水泥電桿等效風載荷實驗方法，中國專利CN109117584A提供了一種用于計算低速飛機突風載荷系數計算方法。但是，還沒有一種考慮巡檢機器人實際越障過程的風載荷等效計算方法。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對現有存在的技術問題，本發明提供用于巡檢機器人旋轉越障模式的風載荷等效計算方法。

(二)技術方案

本發明提供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，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。

進一步地，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。

進一步地，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：