[发明专利]输电线路断股修补机器人的爬坡越障计算方法

说明书

输电线路断股修补机器人的爬坡越障计算方法，包括：单个电机爬坡时启动加速时的扭矩[Mgsin（1+）++]r；机器人越障时单个行走轮抬起，只有一个行走轮有推动力，经两级减速得=｛[Mgsin（1+）++]r+r｝。本发明考虑前行走轮越障，后行走轮正常行走，行走轮爬坡时需要克服自身转动惯量的力、自身的轴承转动的摩擦力等与电机转轴的加速力矩（忽略不计），机器人整机惯性的力，机器人整机重力沿斜坡方向的下滑分力，以及推杆与导线之间的动摩擦力，计算得单个电机启动加速时的扭矩，满足爬坡要求。越障时，经2级减速求得越障扭矩，再根据越障扭矩大小选择相应的电机型号，以满足机器人的爬坡越障需求。

技术领域

本发明涉及输电线路修补技术领域，更具体地说是指一种输电线路断股修补机器人的爬坡越障计算方法。

背景技术

架空高压输电线路在施工的过程中，经常会发生钢芯铝绞线外层绞线磨损、折断等现象，在线路运行中也会由于外力损伤而产生断股和振动断股现象，发现这种情况应及时给予适当的导线修补处理，以免断股的继续扩大而导致机械强度的降低。

目前，市面上已出现了一些自动修补机器人，例如：申请公布号为CN 102593751 A的中国发明专利公开了一种高压输电线路导线修补装置，再如申请公布号为CN 108075396A的中国发明专利公开了一种导地线带电自动修补机器人。以上两种修补机器人，主要依靠电机驱动两个行走轮在输电线路上行走。然而，当输电线路成斜坡状态，且斜坡上有障碍物时，若电机驱动行走轮的推进力太小，将无法满足爬坡要求。而电机太大又使机器人重量增加，为此，我们提供一种输电线路断股修补机器人的爬坡越障计算方法，旨在帮助合理选择电机型号与传动系统。

发明内容

本发明提供一种输电线路断股修补机器人的爬坡越障计算方法，以使电机驱动力大小满足行走轮爬坡越障的需求。

本发明采用如下技术方案：

输电线路断股修补机器人的爬坡越障计算方法，包括如下步骤：

（1）、设定机器人的两个行走轮半径均为r，每个行走轮重量为m，启动速度为v，启动加速时间为t，爬坡角度为锐角 ，机器人整机重量为M；动摩擦力为，系数为；静摩擦力为，系数为；越障高度为h，行走轮中心到障碍物顶面的垂直于斜坡方向的距离为，行走轮与障碍物的接触点到行走轮中心的水平距离为；传送带效率为，减速比为；电机减速机效率为，减速比为；

（2）、爬坡计算方法：a、机器人整机垂直于斜坡的重力分量=Mgcos，机器人整机平行于斜坡的重力分量= Mgsin，每个行走轮的转动惯量为=，经2级减速比换算到电机转轴转动惯量=，电机启动加速时克服行走轮转动惯量所需力；b、机器人整机启动加速时克服惯性所需的力；c、由于机器人整机靠重力分量的静摩擦力无法保持静止，仍需，选择两个推杆垂直压住导线，推杆重量不计；d、推杆压力与重力分量带来的动摩擦力（+）=，两个行走轮启动时需要克服力= Mgsin（1+）++，两个行走轮合计扭矩[ Mgsin（1+）++]r；e、爬坡越障时单个行走轮推进，故单个电机启动加速时的扭矩[ Mgsin（1+）++]r；

（3）、越障计算方法：a、机器人整机的重力力矩，需增加推进力=，转换成行走轮所需增加扭矩r；b、机器人越障时单个行走轮抬起，只有一个行走轮有推动力，经两级减速得=｛ [ Mgsin（1+）++]r+r｝；c、根据求得的大小选择行走轮的电机型号。

进一步地，上述电机启动加速时克服行走轮转动惯量所需力，该数值很小忽略不计，故越障时单个行走轮推进，单个电机启动加速时的扭矩[ Mgsin（1+）+]r。

进一步地，越障开始时所需推进力最大，重力G均分给两个行走轮，忽略行走轮的形变、行走轮转轴摩擦力以及电机转轴的加速力矩。