CN113741569A - 拆换线施工机器人及其张紧力控制装置和方法 - Google Patents

拆换线施工机器人及其张紧力控制装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113741569A
CN113741569A CN202111279479.3A CN202111279479A CN113741569A CN 113741569 A CN113741569 A CN 113741569A CN 202111279479 A CN202111279479 A CN 202111279479A CN 113741569 A CN113741569 A CN 113741569A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wire
tension
angle
inclination angle
construction robot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111279479.3A
Other languages
English (en)
Inventor
黄勃
陆政
刘洪涛
段家振
史如新
张伟
树玉琴
任显铭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Changzhou Power Supply Co of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Changzhou Power Supply Co of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd, Changzhou Power Supply Co of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202111279479.3A priority Critical patent/CN113741569A/zh
Publication of CN113741569A publication Critical patent/CN113741569A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D15/00—Control of mechanical force or stress; Control of mechanical pressure
    • G05D15/01—Control of mechanical force or stress; Control of mechanical pressure characterised by the use of electric means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G1/00—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines
    • H02G1/02—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for overhead lines or cables

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明涉及输电线智能施工技术领域，为解决拆换线施工机器人在爬线过程中出现打滑现象的技术问题，提供一种拆换线施工机器人及其张紧力控制装置和方法，所述拆换线施工机器人包括用以设置于导线之上的主动轮组、用以设置于导线之下的张紧轮组、用以顶升张紧轮组以提供张紧力的顶升装置，所述张紧力控制装置包括：检测模块，检测模块用于通过检测拆换线施工机器人的姿态以获取拆换线施工机器人所在位置处的导线倾角；主控模块，主控模块用于根据导线倾角确定顶升装置所要提供的张紧力。本发明能够根据导线倾角调整对导线造成的张紧力，从而有效减少拆换线施工机器人打滑现象的发生，保障拆换线施工机器人的正常运行。

Description

拆换线施工机器人及其张紧力控制装置和方法
技术领域
本发明涉及输电线智能施工技术领域，具体涉及一种拆换线施工机器人的张紧力控制装置、一种拆换线施工机器人和一种拆换线施工机器人的张紧力控制方法。
背景技术
架空输电线路是电力传输的主要途径，然而，国内电网还存在着数量巨大的需要改造和拆除的线路。传统的输电线路拆换线施工基本依靠人工完成，审批程序繁琐、施工难度高、周期长，并存在一定的安全隐患，甚至对于一些复杂环境下的输电线路，拆换线施工可能是实现不了的。
而采用智能拆换线施工机器人代替人工完成上塔后拆换线施工的部分操作，可以弥补传统人工方式的不足。由施工人员将机器人挂到待拆除的架空线路上，机器人带领拆线用的牵引绳沿着线路前进，并完成后续的施工。但由于线路本身角度等的变化，机器人在爬线过程中常常出现打滑的现象，无法顺利行进，给施工造成了一定困难。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种拆换线施工机器人及其张紧力控制装置和方法，能够根据导线倾角调整对导线造成的张紧力，从而有效减少拆换线施工机器人打滑现象的发生，保障拆换线施工机器人的正常运行。
本发明采用的技术方案如下：
一种拆换线施工机器人的张紧力控制装置，所述拆换线施工机器人包括用以设置于导线之上的主动轮组、用以设置于所述导线之下的张紧轮组、用以顶升所述张紧轮组以提供张紧力的顶升装置，所述张紧力控制装置包括：检测模块，所述检测模块用于通过检测所述拆换线施工机器人的姿态以获取所述拆换线施工机器人所在位置处的导线倾角；主控模块，所述主控模块用于根据所述导线倾角确定所述顶升装置所要提供的张紧力。
根据本发明的拆换线施工机器人的张紧力控制装置，通过检测模块检测拆换线施工机器人的姿态以获取拆换线施工机器人所在位置处的导线倾角，并通过主控模块根据导线倾角确定顶升装置所要提供的张紧力，由此，能够根据导线倾角调整对导线造成的张紧力，从而有效减少拆换线施工机器人打滑现象的发生，保障拆换线施工机器人的正常运行。
另外，本发明的拆换线施工机器人的张紧力控制装置还可具有如下附加技术特征：
所述主控模块包括：第一计算单元，所述第一计算单元用于计算所述拆换线施工机器人在所述顶升装置未提供张紧力时的最大自行爬坡角度；第一判断单元，所述第一判断单元用于判断所述导线倾角是否小于所述最大自行爬坡角度；第一确定单元，所述第一确定单元用于在所述导线倾角小于所述最大自行爬坡角度时，将预设值确定为所述顶升装置所要提供的张紧力，在所述导线倾角大于或等于所述最大自行爬坡角度时，根据所述导线倾角计算张紧力，并将计算出的张紧力确定为所述顶升装置所要提供的张紧力。该主控模块可在导线倾角发生变化时确定相应的顶升装置所要提供的张紧力，从而实时调节顶升装置所要提供的张紧力。
所述主控模块包括：第二计算单元，所述第二计算单元用于计算所述拆换线施工机器人在所述顶升装置未提供张紧力时的最大自行爬坡角度；划分单元，所述划分单元用于从所述最大自行爬坡角度到所述导线倾角的最大值之间划分多个角度区间；第三计算单元，所述第三计算单元用于根据每个角度区间内最大的导线倾角计算每个角度区间所对应的张紧力；第二判断单元，所述第二判断单元用于判断所述导线倾角是否小于所述最大自行爬坡角度；第二确定单元，所述第二确定单元用于在所述导线倾角小于所述最大自行爬坡角度时，将预设值确定为所述顶升装置所要提供的张紧力，在所述导线倾角大于或等于所述最大自行爬坡角度时，判断所述导线倾角所处的角度区间，并将所述导线倾角所处的角度区间对应的张紧力确定为所述顶升装置所要提供的张紧力。该主控模块可在导线倾角所处的角度区间发生变化时，确定相应的顶升装置所要提供的张紧力，并调节顶升装置所要提供的张紧力，在导线倾角所处的角度区间未发生变化时，不确定新的顶升装置所要提供的张紧力，且不调节顶升装置所要提供的张紧力，由此，可大大减小计算和调节的频次，降低运算量。
所述最大自行爬坡角度为：
Figure 666696DEST_PATH_IMAGE001
其中，α max 为所述最大自行爬坡角度，μ为所述主动轮组与所述导线之间的摩擦系数。
所述导线倾角与张紧力的计算关系为：
Figure 396623DEST_PATH_IMAGE002
其中，F W 为张紧力，M为所述拆换线施工机器人的质量，g表示重力加速度，α为所述导线倾角，ε为大于0的常数。
所述检测模块包括倾角传感器。
一种拆换线施工机器人，包括上述拆换线施工机器人的张紧力控制装置。
根据本发明的拆换线施工机器人，能够根据导线倾角调整对导线造成的张紧力，从而有效减少打滑现象的发生，保障正常运行。
一种拆换线施工机器人的张紧力控制方法，所述拆换线施工机器人包括用以设置于导线之上的主动轮组、用以设置于所述导线之下的张紧轮组、用以顶升所述张紧轮组以提供张紧力的顶升装置，所述张紧力控制方法包括以下步骤：通过检测所述拆换线施工机器人的姿态以获取所述拆换线施工机器人所在位置处的导线倾角；根据所述导线倾角确定所述顶升装置所要提供的张紧力。
根据本发明的拆换线施工机器人的张紧力控制方法，通过检测拆换线施工机器人的姿态以获取拆换线施工机器人所在位置处的导线倾角，并根据导线倾角确定顶升装置所要提供的张紧力，由此，能够根据导线倾角调整对导线造成的张紧力，从而有效减少拆换线施工机器人打滑现象的发生，保障拆换线施工机器人的正常运行。
另外，本发明的拆换线施工机器人的张紧力控制方法还可具有如下附加技术特征：
根据所述导线倾角确定所述顶升装置所要提供的张紧力，具体包括：计算所述拆换线施工机器人在所述顶升装置未提供张紧力时的最大自行爬坡角度；判断所述导线倾角是否小于所述最大自行爬坡角度；如果所述导线倾角小于所述最大自行爬坡角度，则将预设值确定为所述顶升装置所要提供的张紧力；如果所述导线倾角大于或等于所述最大自行爬坡角度，则根据所述导线倾角计算张紧力，并将计算出的张紧力确定为所述顶升装置所要提供的张紧力。由此，可在导线倾角发生变化时确定相应的顶升装置所要提供的张紧力，从而实时调节顶升装置所要提供的张紧力。
根据所述导线倾角确定所述顶升装置所要提供的张紧力，具体包括：计算所述拆换线施工机器人在所述顶升装置未提供张紧力时的最大自行爬坡角度；从所述最大自行爬坡角度到所述导线倾角的最大值之间划分多个角度区间；根据每个角度区间内最大的导线倾角计算每个角度区间所对应的张紧力；判断所述导线倾角是否小于所述最大自行爬坡角度；如果所述导线倾角小于所述最大自行爬坡角度，则将预设值确定为所述顶升装置所要提供的张紧力；如果所述导线倾角大于或等于所述最大自行爬坡角度，则判断所述导线倾角所处的角度区间，并将所述导线倾角所处的角度区间对应的张紧力确定为所述顶升装置所要提供的张紧力。由此，可在导线倾角所处的角度区间发生变化时，确定相应的顶升装置所要提供的张紧力，并调节顶升装置所要提供的张紧力，在导线倾角所处的角度区间未发生变化时，不确定新的顶升装置所要提供的张紧力，且不调节顶升装置所要提供的张紧力，由此，可大大减小计算和调节的频次，降低运算量。
所述最大自行爬坡角度为：
Figure 3578DEST_PATH_IMAGE003
其中，α max 为所述最大自行爬坡角度，μ为所述主动轮组与所述导线之间的摩擦系数。
所述导线倾角与张紧力的计算关系为：
Figure 436176DEST_PATH_IMAGE004
其中，F W 为张紧力，M为所述拆换线施工机器人的质量，g表示重力加速度，α为所述导线倾角，ε为大于0的常数。
通过倾角传感器检测所述拆换线施工机器人的姿态。
附图说明
图1为本发明一个实施例的拆换线施工机器人的结构示意图；
图2为本发明实施例的拆换线施工机器人的张紧力控制装置的方框示意图；
图3为本发明一个实施例的拆换线施工机器人的受力示意图；
图4为本发明实施例的拆换线施工机器人的张紧力控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例的拆换线施工机器人包括用以设置于导线之上的主动轮组1、用以设置于导线之下的张紧轮组2、用以顶升张紧轮组2以提供张紧力的顶升装置3，进一步地，拆换线施工机器人还可包括底座4、设置于主动轮组1与底座4之间的主动轮架5、对应张紧轮组2设置的张紧轮架6、对应主动轮组1设置的驱动电机7。主动轮组1和张紧轮组2均可包括至少一个轮子，图中以均包括两个轮子为例，主动轮组1和张紧轮组2的轮子与导线接触的轮面为凹槽状。顶升装置3设置于底座4与张紧轮架6之间，顶升装置3包括固定端和可调端，固定端固定于底座4上，可调端可采用电动缸结构，从而根据需要进行升降运动。通过顶升装置3的升降，能够调节张紧轮组2和主动轮组1对导线的压力，即张紧轮组2和主动轮组1对导线造成的张紧力。驱动电机7可对应主动轮组1中的任一轮子设置，通过驱动电机7驱动该轮子，即可实现拆换线施工机器人沿导线的行进驱动。
本发明实施例的上述拆换线施工机器人，通过沿导线行进，可实现拆线施工、换线施工、导线巡检等工作。
如图2所示，本发明实施例的拆换线施工机器人的张紧力控制装置包括检测模块10和主控模块20，其中，检测模块10用于通过检测拆换线施工机器人的姿态以获取拆换线施工机器人所在位置处的导线倾角；主控模块20用于根据导线倾角确定顶升装置3所要提供的张紧力。
在本发明的一个实施例中，检测模块10包括倾角传感器，可实时感知拆换线施工机器人的行进方向相对于水平面的角度，也即拆换线施工机器人所在位置处的导线倾角。其中，导线倾角的取值范围可以为[0°，90°]。
下面首先结合图3对导线倾角为α时的拆换线施工机器人进行受力分析。如图3所示，对于质量为M的拆换线施工机器人，其所受重力为Mg，其中，g表示重力加速度，那么导线提供给拆换线施工机器人的支持力F N 为：
Figure 255097DEST_PATH_IMAGE005
（1）
若张紧力为F W ，则在主动轮组1处对导线的总压力为F N +F W ，主动轮组1受到的摩擦力F f 为：
Figure 595073DEST_PATH_IMAGE006
（2）
其中，F a 和F b 分别为主动轮组1两个轮子所受的静摩擦力，μ为主动轮组1与导线之间的摩擦系数。
若要避免拆换线施工机器人打滑现象的发生，则应满足以下条件：
Figure 767953DEST_PATH_IMAGE007
（3）
将式（1）和式（2）代入式（3），即可得出：
Figure 602310DEST_PATH_IMAGE008
（4）
Figure 400371DEST_PATH_IMAGE009
（5）
在本发明的一个实施例中，主控模块20可包括第一计算单元、第一判断单元和第一确定单元，其中，第一计算单元用于计算拆换线施工机器人在顶升装置3未提供张紧力时的最大自行爬坡角度；第一判断单元用于判断导线倾角是否小于最大自行爬坡角度；第一确定单元用于在导线倾角小于最大自行爬坡角度时，将预设值确定为顶升装置3所要提供的张紧力，在导线倾角大于或等于最大自行爬坡角度时，根据导线倾角计算张紧力，并将计算出的张紧力确定为顶升装置3所要提供的张紧力。
具体地，第一计算单元可基于上述式（5），在张紧力F W =0时，可得出：
Figure 417307DEST_PATH_IMAGE010
因此，拆换线施工机器人在顶升装置3未提供张紧力时的最大自行爬坡角度α max 为：
Figure 998854DEST_PATH_IMAGE011
也就是说，当
Figure 509339DEST_PATH_IMAGE012
时，即使顶升装置3未提供张紧力，拆换线施工机 器人也不会发生打滑。
而当
Figure 476420DEST_PATH_IMAGE013
时，张紧力F W 则需满足上述式（4）。
应当理解的是，上述主动轮组1与导线之间的摩擦系数μ为某种导线在所设定的常 态下的摩擦系数，例如某型号的导线在某设定的常态温度、湿度条件下的摩擦系数，而受主 动轮组1轮子的磨损、导线局部粗糙度变化、环境条件变化等的影响，在一条导线的不同位 置处μ可能会有小的变化。因此，当
Figure 61596DEST_PATH_IMAGE014
时，顶升装置3可提供一个大于0的张 紧力，即第一确定单元给定顶升装置3所要提供的张紧力为一个恒定的预设值；当
Figure 878242DEST_PATH_IMAGE015
时，根据导线倾角为α所计算出的对应的张紧力应大于
Figure 241353DEST_PATH_IMAGE016
，在本发明的一个实施例中，第一确定单元可根据以下公式计算张紧 力F W ：
Figure 892301DEST_PATH_IMAGE017
其中，ε为大于0的常数。
对于预设值和常数ε，不宜过小，应能够避免摩擦系数μ变化的影响，也不宜过大，以免对驱动电机7的驱动力要求过高，造成能源浪费甚至电机堵转等异常。在本发明的一个具体实施例中，ε的取值范围为[3%，10%]，预设值的取值范围为
Figure 633730DEST_PATH_IMAGE018
。
上述实施例中在
Figure 235875DEST_PATH_IMAGE019
时，每当导线倾角α发生变化，便确定相应的顶升装 置3所要提供的张紧力，从而实时调节顶升装置3所要提供的张紧力。
在本发明的另一个实施例中，主控模块20可包括第二计算单元、划分单元、第三计算单元、第二判断单元和第二确定单元，其中，第二计算单元用于计算拆换线施工机器人在顶升装置3未提供张紧力时的最大自行爬坡角度；划分单元用于从最大自行爬坡角度到导线倾角的最大值之间划分多个角度区间；第三计算单元用于根据每个角度区间内最大的导线倾角计算每个角度区间所对应的张紧力；第二判断单元用于判断导线倾角是否小于最大自行爬坡角度；第二确定单元用于在导线倾角小于最大自行爬坡角度时，将预设值确定为顶升装置所要提供的张紧力，在导线倾角大于或等于最大自行爬坡角度时，判断导线倾角所处的角度区间，并将导线倾角所处的角度区间对应的张紧力确定为顶升装置3所要提供的张紧力。
具体地，第二计算单元可基于上述式（5），在张紧力F W =0时，可得出：
Figure 892423DEST_PATH_IMAGE020
因此，拆换线施工机器人在顶升装置3未提供张紧力时的最大自行爬坡角度α max 为：
Figure 161992DEST_PATH_IMAGE021
也就是说，当
Figure 746426DEST_PATH_IMAGE022
时，即使顶升装置3未提供张紧力，拆换线施工机 器人也不会发生打滑。
而当
Figure 852179DEST_PATH_IMAGE023
时，张紧力F W 则需满足上述式（4）。
划分单元可从最大自行爬坡角度α max 到导线倾角的最大值，如90°之间划分多个角度区间。举例而言，可以以5°为步长进行划分，第一个角度区间为[α max ，α max +5°]，第二个角度区间为（α max +5°，α max +10°]，…，倒数第二个角度区间，假设为第i个角度区间，为（α max +(i-1)*5°，α max +i*5°]，最后一个角度区间为（α max +i*5°，90°]。
第三计算单元所计算出的每个角度区间所对应的张紧力，应当满足在处于相应角度区间内每个导线倾角时，拆换线施工机器人均不会发生打滑，因此根据每个角度区间内最大的导线倾角计算每个角度区间所对应的张紧力。同样地，考虑到μ可能的变化，第三计算单元根据以下公式计算张紧力F W ：
Figure 758691DEST_PATH_IMAGE024
其中，α的取值为每个角度区间内最大的导线倾角，ε为大于0的常数。
当
Figure 381302DEST_PATH_IMAGE025
时，顶升装置3可提供一个大于0的张紧力，即第二确定单元 给定顶升装置3所要提供的张紧力为一个恒定的预设值；当
Figure 201884DEST_PATH_IMAGE026
时，第二确定单元 首先判断导线倾角α所处的角度区间，然后将第三计算单元所计算出的该角度区间所对应 的张紧力确定为顶升装置3所要提供的张紧力。
对于预设值和常数ε，不宜过小，应能够避免摩擦系数μ变化的影响，也不宜过大， 以免对驱动电机7的驱动力要求过高，造成能源浪费甚至电机堵转等异常。在本发明的一个 具体实施例中，ε的取值范围为[3%，10%]，预设值的取值范围为
Figure 981884DEST_PATH_IMAGE027
。
由此可见，在本发明的另一个实施例中，在
Figure 631433DEST_PATH_IMAGE028
时，可划分角度区间，若 导线倾角α所处的角度区间发生变化，则确定相应的顶升装置3所要提供的张紧力，并调节 顶升装置3所要提供的张紧力，若导线倾角α所处的角度区间未发生变化，则不确定新的顶 升装置3所要提供的张紧力，且不调节顶升装置3所要提供的张紧力，由此，可大大减小计算 和调节的频次，降低主控模块20的运算量。
进一步地，主控模块20除了与检测模块10相连以接收其检测的数据，即导线倾角外，还可分别与顶升装置3、驱动电机7相连，主控模块20通过对驱动电机7进行控制以驱动拆换线施工机器人沿导线行进，并且，主控模块20在确定了张紧力后，通过对顶升装置3进行控制以调节张紧力。此外，拆换线施工机器人和还可包括必要的电源模块等，通过电源模块为顶升装置3、驱动电机7、检测模块10、主控模块20等提供电源。
综上所述，根据本发明实施例的拆换线施工机器人的张紧力控制装置，通过检测模块检测拆换线施工机器人的姿态以获取拆换线施工机器人所在位置处的导线倾角，并通过主控模块根据导线倾角确定顶升装置所要提供的张紧力，由此，能够根据导线倾角调整对导线造成的张紧力，从而有效减少拆换线施工机器人打滑现象的发生，保障拆换线施工机器人的正常运行。
基于上述实施例的拆换线施工机器人的张紧力控制装置，本发明还提出一种拆换线施工机器人。
本发明实施的拆换线施工机器人，包括本发明上述任一实施例的拆换线施工机器人的张紧力控制装置，其具体的实施方式可参照上述实施例，在此不再赘述。
根据本发明实施例的拆换线施工机器人，能够根据导线倾角调整对导线造成的张紧力，从而有效减少打滑现象的发生，保障正常运行。
对应上述实施例的拆换线施工机器人的张紧力控制装置，本发明还提出一种拆换线施工机器人的张紧力控制方法。
如图4所示，本发明实施例的拆换线施工机器人的张紧力控制方法包括以下步骤：
S1，通过检测拆换线施工机器人的姿态以获取拆换线施工机器人所在位置处的导线倾角。
在本发明的一个实施例中，可通过倾角传感器检测拆换线施工机器人的姿态，倾角传感器可实时感知拆换线施工机器人的行进方向相对于水平面的角度，也即拆换线施工机器人所在位置处的导线倾角。其中，导线倾角的取值范围可以为[0°，90°]。
S2，根据导线倾角确定顶升装置所要提供的张紧力。
下面首先结合图3对导线倾角为α时的拆换线施工机器人进行受力分析。如图3所示，对于质量为M的拆换线施工机器人，其所受重力为Mg，其中，g表示重力加速度，那么导线提供给拆换线施工机器人的支持力F N 为：
Figure 108551DEST_PATH_IMAGE029
（1）
若张紧力为F W ，则在主动轮组处对导线的总压力为F N +F W ，主动轮组受到的摩擦力F f 为：
Figure 665479DEST_PATH_IMAGE030
（2）
其中，F a 和F b 分别为主动轮组两个轮子所受的静摩擦力，μ为主动轮组与导线之间的摩擦系数。
若要避免拆换线施工机器人打滑现象的发生，则应满足以下条件：
Figure 417928DEST_PATH_IMAGE031
（3）
将式（1）和式（2）代入式（3），即可得出：
Figure 277693DEST_PATH_IMAGE032
（4）
Figure 391009DEST_PATH_IMAGE033
（5）
在本发明的一个实施例中，可计算拆换线施工机器人在顶升装置未提供张紧力时的最大自行爬坡角度，然后判断导线倾角是否小于最大自行爬坡角度。如果导线倾角小于最大自行爬坡角度，则将预设值确定为顶升装置所要提供的张紧力；如果导线倾角大于或等于最大自行爬坡角度，则根据导线倾角计算张紧力，并将计算出的张紧力确定为顶升装置所要提供的张紧力。
具体地，可基于上述式（5），在张紧力F W =0时，可得出：
Figure 553394DEST_PATH_IMAGE034
因此，拆换线施工机器人在顶升装置未提供张紧力时的最大自行爬坡角度α max 为：
Figure 469835DEST_PATH_IMAGE035
也就是说，当
Figure 382559DEST_PATH_IMAGE036
时，即使顶升装置未提供张紧力，拆换线施工机 器人也不会发生打滑。
而当
Figure 335734DEST_PATH_IMAGE037
时，张紧力F W 则需满足上述式（4）。
应当理解的是，上述主动轮组1与导线之间的摩擦系数μ为某种导线在所设定的常 态下的摩擦系数，例如某型号的导线在某设定的常态温度、湿度条件下的摩擦系数，而受主 动轮组1轮子的磨损、导线局部粗糙度变化、环境条件变化等的影响，在一条导线的不同位 置处μ可能会有小的变化。因此，当
Figure 934599DEST_PATH_IMAGE038
时，顶升装置可提供一个大于0的张 紧力，即给定顶升装置所要提供的张紧力为一个恒定的预设值；当
Figure 471759DEST_PATH_IMAGE039
时，根据导 线倾角为α所计算出的对应的张紧力应大于
Figure 809679DEST_PATH_IMAGE040
，在本发明的一个实施例 中，可根据以下公式计算张紧力F W ：
Figure 555044DEST_PATH_IMAGE041
其中，ε为大于0的常数。
对于预设值和常数ε，不宜过小，应能够避免摩擦系数μ变化的影响，也不宜过大，以免对驱动电机的驱动力要求过高，造成能源浪费甚至电机堵转等异常。在本发明的一个具体实施例中，ε的取值范围为[3%，10%]，预设值的取值范围为
Figure 324810DEST_PATH_IMAGE042
。
上述实施例中在
Figure 850731DEST_PATH_IMAGE043
时，每当导线倾角α发生变化，便确定相应的顶升装 置所要提供的张紧力，从而实时调节顶升装置所要提供的张紧力。
在本发明的另一个实施例中，可计算拆换线施工机器人在顶升装置未提供张紧力时的最大自行爬坡角度，并从最大自行爬坡角度到导线倾角的最大值之间划分多个角度区间，以及根据每个角度区间内最大的导线倾角计算每个角度区间所对应的张紧力，然后判断导线倾角是否小于最大自行爬坡角度。如果导线倾角小于最大自行爬坡角度，则将预设值确定为顶升装置所要提供的张紧力；如果导线倾角大于或等于最大自行爬坡角度，则判断导线倾角所处的角度区间，并将导线倾角所处的角度区间对应的张紧力确定为顶升装置所要提供的张紧力。
具体地，可基于上述式（5），在张紧力F W =0时，可得出：
Figure 719637DEST_PATH_IMAGE044
因此，拆换线施工机器人在顶升装置未提供张紧力时的最大自行爬坡角度α max 为：
Figure 818043DEST_PATH_IMAGE045
也就是说，当
Figure 758711DEST_PATH_IMAGE046
时，即使顶升装置未提供张紧力，拆换线施工机器 人也不会发生打滑。
而当
Figure 660677DEST_PATH_IMAGE047
时，张紧力F W 则需满足上述式（4）。
可从最大自行爬坡角度α max 到导线倾角的最大值，如90°之间划分多个角度区间。举例而言，可以以5°为步长进行划分，第一个角度区间为[α max ，α max +5°]，第二个角度区间为（α max +5°，α max +10°]，…，倒数第二个角度区间，假设为第i个角度区间，为（α max +(i-1)*5°，α max +i*5°]，最后一个角度区间为（α max +i*5°，90°]。
所计算出的每个角度区间所对应的张紧力，应当满足在处于相应角度区间内每个导线倾角时，拆换线施工机器人均不会发生打滑，因此根据每个角度区间内最大的导线倾角计算每个角度区间所对应的张紧力。同样地，考虑到μ可能的变化，可根据以下公式计算张紧力F W ：
Figure 390998DEST_PATH_IMAGE048
其中，α的取值为每个角度区间内最大的导线倾角，ε为大于0的常数。
当
Figure 48637DEST_PATH_IMAGE049
时，顶升装置可提供一个大于0的张紧力，即给定顶升装置 所要提供的张紧力为一个恒定的预设值；当
Figure 984974DEST_PATH_IMAGE050
时，首先判断导线倾角α所处的角 度区间，然后将所计算出的该角度区间所对应的张紧力确定为顶升装置所要提供的张紧 力。
对于预设值和常数ε，不宜过小，应能够避免摩擦系数μ变化的影响，也不宜过大， 以免对驱动电机的驱动力要求过高，造成能源浪费甚至电机堵转等异常。在本发明的一个 具体实施例中，ε的取值范围为[3%，10%]，预设值的取值范围为
Figure 843078DEST_PATH_IMAGE051
。
由此可见，在本发明的另一个实施例中，在
Figure 268767DEST_PATH_IMAGE052
时，可划分角度区间，若 导线倾角α所处的角度区间发生变化，则确定相应的顶升装置所要提供的张紧力，并调节顶 升装置所要提供的张紧力，若导线倾角α所处的角度区间未发生变化，则不确定新的顶升装 置所要提供的张紧力，且不调节顶升装置所要提供的张紧力，由此，可大大减小计算和调节 的频次，降低运算量。
进一步地，在确定了张紧力后，通过对顶升装置进行控制以调节张紧力。
综上所述，根据本发明实施例的拆换线施工机器人的张紧力控制方法，通过检测拆换线施工机器人的姿态以获取拆换线施工机器人所在位置处的导线倾角，并根据导线倾角确定顶升装置所要提供的张紧力，由此，能够根据导线倾角调整对导线造成的张紧力，从而有效减少拆换线施工机器人打滑现象的发生，保障拆换线施工机器人的正常运行。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种拆换线施工机器人的张紧力控制装置，其特征在于，所述拆换线施工机器人包括用以设置于导线之上的主动轮组、用以设置于所述导线之下的张紧轮组、用以顶升所述张紧轮组以提供张紧力的顶升装置，所述张紧力控制装置包括：
检测模块，所述检测模块用于通过检测所述拆换线施工机器人的姿态以获取所述拆换线施工机器人所在位置处的导线倾角；
主控模块，所述主控模块用于根据所述导线倾角确定所述顶升装置所要提供的张紧力。
2.根据权利要求1所述的拆换线施工机器人的张紧力控制装置，其特征在于，所述主控模块包括：
第一计算单元，所述第一计算单元用于计算所述拆换线施工机器人在所述顶升装置未提供张紧力时的最大自行爬坡角度；
第一判断单元，所述第一判断单元用于判断所述导线倾角是否小于所述最大自行爬坡角度；
第一确定单元，所述第一确定单元用于在所述导线倾角小于所述最大自行爬坡角度时，将预设值确定为所述顶升装置所要提供的张紧力，在所述导线倾角大于或等于所述最大自行爬坡角度时，根据所述导线倾角计算张紧力，并将计算出的张紧力确定为所述顶升装置所要提供的张紧力。
3.根据权利要求1所述的拆换线施工机器人的张紧力控制装置，其特征在于，所述主控模块包括：
第二计算单元，所述第二计算单元用于计算所述拆换线施工机器人在所述顶升装置未提供张紧力时的最大自行爬坡角度；
划分单元，所述划分单元用于从所述最大自行爬坡角度到所述导线倾角的最大值之间划分多个角度区间；
第三计算单元，所述第三计算单元用于根据每个角度区间内最大的导线倾角计算每个角度区间所对应的张紧力；
第二判断单元，所述第二判断单元用于判断所述导线倾角是否小于所述最大自行爬坡角度；
第二确定单元，所述第二确定单元用于在所述导线倾角小于所述最大自行爬坡角度时，将预设值确定为所述顶升装置所要提供的张紧力，在所述导线倾角大于或等于所述最大自行爬坡角度时，判断所述导线倾角所处的角度区间，并将所述导线倾角所处的角度区间对应的张紧力确定为所述顶升装置所要提供的张紧力。
4.根据权利要求2或3所述的拆换线施工机器人的张紧力控制装置，其特征在于，所述最大自行爬坡角度为：
Figure 5529DEST_PATH_IMAGE001
其中，α max 为所述最大自行爬坡角度，μ为所述主动轮组与所述导线之间的摩擦系数。
5.根据权利要求4所述的拆换线施工机器人的张紧力控制装置，其特征在于，所述导线倾角与张紧力的计算关系为：
Figure 551173DEST_PATH_IMAGE002
其中，F W 为张紧力，M为所述拆换线施工机器人的质量，g表示重力加速度，α为所述导线倾角，ε为大于0的常数。
6.根据权利要求1所述的拆换线施工机器人的张紧力控制装置，其特征在于，所述检测模块包括倾角传感器。
7.一种拆换线施工机器人，其特征在于，包括根据权利要求1-6中任一项所述的拆换线施工机器人的张紧力控制装置。
8.一种拆换线施工机器人的张紧力控制方法，其特征在于，所述拆换线施工机器人包括用以设置于导线之上的主动轮组、用以设置于所述导线之下的张紧轮组、用以顶升所述张紧轮组以提供张紧力的顶升装置，所述张紧力控制方法包括以下步骤：
通过检测所述拆换线施工机器人的姿态以获取所述拆换线施工机器人所在位置处的导线倾角；
根据所述导线倾角确定所述顶升装置所要提供的张紧力。
9.根据权利要求8所述的拆换线施工机器人的张紧力控制方法，其特征在于，根据所述导线倾角确定所述顶升装置所要提供的张紧力，具体包括：
计算所述拆换线施工机器人在所述顶升装置未提供张紧力时的最大自行爬坡角度；
判断所述导线倾角是否小于所述最大自行爬坡角度；
如果所述导线倾角小于所述最大自行爬坡角度，则将预设值确定为所述顶升装置所要提供的张紧力；
如果所述导线倾角大于或等于所述最大自行爬坡角度，则根据所述导线倾角计算张紧力，并将计算出的张紧力确定为所述顶升装置所要提供的张紧力。
10.根据权利要求8所述的拆换线施工机器人的张紧力控制方法，其特征在于，根据所述导线倾角确定所述顶升装置所要提供的张紧力，具体包括：
计算所述拆换线施工机器人在所述顶升装置未提供张紧力时的最大自行爬坡角度；
从所述最大自行爬坡角度到所述导线倾角的最大值之间划分多个角度区间；
根据每个角度区间内最大的导线倾角计算每个角度区间所对应的张紧力；
判断所述导线倾角是否小于所述最大自行爬坡角度；
如果所述导线倾角小于所述最大自行爬坡角度，则将预设值确定为所述顶升装置所要提供的张紧力；
如果所述导线倾角大于或等于所述最大自行爬坡角度，则判断所述导线倾角所处的角度区间，并将所述导线倾角所处的角度区间对应的张紧力确定为所述顶升装置所要提供的张紧力。
11.根据权利要求9或10所述的拆换线施工机器人的张紧力控制方法，其特征在于，所述最大自行爬坡角度为：
Figure 259715DEST_PATH_IMAGE003
其中，α max 为所述最大自行爬坡角度，μ为所述主动轮组与所述导线之间的摩擦系数。
12.根据权利要求11所述的拆换线施工机器人的张紧力控制方法，其特征在于，所述导线倾角与张紧力的计算关系为：
Figure 158794DEST_PATH_IMAGE004
其中，F W 为张紧力，M为所述拆换线施工机器人的质量，g表示重力加速度，α为所述导线倾角，ε为大于0的常数。
13.根据权利要求8所述的拆换线施工机器人的张紧力控制方法，其特征在于，通过倾角传感器检测所述拆换线施工机器人的姿态。
CN202111279479.3A 2021-11-01 2021-11-01 拆换线施工机器人及其张紧力控制装置和方法 Pending CN113741569A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111279479.3A CN113741569A (zh) 2021-11-01 2021-11-01 拆换线施工机器人及其张紧力控制装置和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111279479.3A CN113741569A (zh) 2021-11-01 2021-11-01 拆换线施工机器人及其张紧力控制装置和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113741569A true CN113741569A (zh) 2021-12-03

Family

ID=78727180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111279479.3A Pending CN113741569A (zh) 2021-11-01 2021-11-01 拆换线施工机器人及其张紧力控制装置和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113741569A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115016560A (zh) * 2022-05-17 2022-09-06 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 拆换线智能机器人的行进控制方法、行进控制装置
CN115036838A (zh) * 2022-06-02 2022-09-09 常州晋陵电力实业有限公司 基于拆换线机器人的架空线拆换线方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201332238Y (zh) * 2008-12-31 2009-10-21 中国科学院沈阳自动化研究所 具有升降夹持功能的巡检机器人机构
CN102655314A (zh) * 2011-03-04 2012-09-05 中国科学院沈阳自动化研究所 一种超高压输电线路断股压接作业机器人机构
CN102931693A (zh) * 2011-08-10 2013-02-13 联发科技（新加坡）私人有限公司 充电控制方法、装置以及充电系统和便携式设备
WO2014032981A1 (de) * 2012-08-29 2014-03-06 Matrix Gmbh Spannsysteme Und Produktionsautomatisierung Greifkopf, greifzange und roboter mit segmentierter greiffläche zum ergreifen beliebig geformter objekte
CN111555179A (zh) * 2020-04-28 2020-08-18 武汉露能科技有限公司 一种输电线多角度智能喷涂机器人
CN212374746U (zh) * 2019-09-30 2021-01-19 天津恩泰智能装备有限公司 一种架空线路上下线辅助输送装置
CN112570220A (zh) * 2019-09-30 2021-03-30 天津恩泰智能装备有限公司 一种带电作业型架空裸导线绝缘材料自动涂覆设备
CN113321107A (zh) * 2021-05-31 2021-08-31 菱王电梯有限公司 自动设备控制方法、装置及自动设备

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201332238Y (zh) * 2008-12-31 2009-10-21 中国科学院沈阳自动化研究所 具有升降夹持功能的巡检机器人机构
CN102655314A (zh) * 2011-03-04 2012-09-05 中国科学院沈阳自动化研究所 一种超高压输电线路断股压接作业机器人机构
CN102931693A (zh) * 2011-08-10 2013-02-13 联发科技（新加坡）私人有限公司 充电控制方法、装置以及充电系统和便携式设备
WO2014032981A1 (de) * 2012-08-29 2014-03-06 Matrix Gmbh Spannsysteme Und Produktionsautomatisierung Greifkopf, greifzange und roboter mit segmentierter greiffläche zum ergreifen beliebig geformter objekte
CN212374746U (zh) * 2019-09-30 2021-01-19 天津恩泰智能装备有限公司 一种架空线路上下线辅助输送装置
CN112570220A (zh) * 2019-09-30 2021-03-30 天津恩泰智能装备有限公司 一种带电作业型架空裸导线绝缘材料自动涂覆设备
CN111555179A (zh) * 2020-04-28 2020-08-18 武汉露能科技有限公司 一种输电线多角度智能喷涂机器人
CN113321107A (zh) * 2021-05-31 2021-08-31 菱王电梯有限公司 自动设备控制方法、装置及自动设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115016560A (zh) * 2022-05-17 2022-09-06 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 拆换线智能机器人的行进控制方法、行进控制装置
CN115036838A (zh) * 2022-06-02 2022-09-09 常州晋陵电力实业有限公司 基于拆换线机器人的架空线拆换线方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113741569A (zh) 拆换线施工机器人及其张紧力控制装置和方法
EP2329331B1 (en) A method for evaluating performance of a system for controlling pitch of a set of blades of a wind turbine
EP2154507B1 (en) Driving control method of tire testing machine and tire testing machine
JP4446986B2 (ja) 車両走行試験装置
US11002250B2 (en) Controlling bearing wear
CN1975155A (zh) 风力发电场涡轮控制系统以及估算风力条件并优化性能的方法
CA2598835A1 (en) Fuel cell system with detection module for detecting electrolyte membrane wet state, and method of detecting or controlling electrolyte membrane wet state
CN113942399B (zh) 一种抑制机车低速空转的控制方法
JP4655946B2 (ja) ジェットファン
CN113848934B (zh) 拆换线施工机器人及其行进速度控制装置和方法
CN102975581A (zh) 轮胎压力的调整方法、设备和系统
JP4046790B2 (ja) 自動車における斜行剛性を示す値の決定装置
JP4979475B2 (ja) 撚線の残留トーション測定装置並びにそれを備えた撚線機および撚線の巻取り機
CN110318946B (zh) 风力发电机组及调平装置、调平控制方法、装置和系统
CN108313887A (zh) 一种起重机吊具平衡系统及平衡控制方法
JP4486104B2 (ja) エレベータの診断運転装置及び診断運転方法
CN218383739U (zh) 一种主缆检查车自动纠偏系统
CN113555821A (zh) 一种电缆敷设多点速度均匀度采集及监测系统
CN116044659A (zh) 一种基于振动监测的风机自动偏航控制的优化方法
CN109631800B (zh) 一种接触线动态抬升量检测方法及装置
CN208265636U (zh) 一种起重机吊具平衡系统
CN113624779A (zh) 一种桥梁表面检测装置
JP5298711B2 (ja) 金属帯巻取り張力の低下検出方法および装置
CN117167448B (zh) 一种带有安全防断、脱装置的塔架式抽油机皮带系统
CN208166398U (zh) 一种舞台用可调节平衡吊杆

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination