【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于變電站巡檢終端領域，具體涉及一種基于力反饋的巡線機器人夾持行走機構及其控制方法。
技術介紹
1、架空輸電線路通過塔架和電線將電力從發電廠傳輸到用戶，其可能會因為各種意外情況損壞，包括自然災害、植被影響以及絕緣老化等等。在電網智能化建設當中，專門設計了一類巡線機器人來替代人工完成輸電線路巡檢、探傷、修復工作，大多數巡線機器人采用懸掛式設計，配備作業模塊。
2、但是，普通的單輪轂懸掛方案無法適應一些特殊環境。例如在風力勢能較大的地區，機器人將會因為收到的干擾較大而降低巡檢效率，甚至無法完成巡檢工作；對于塔架間隔較遠的輸電路段，線纜彎曲形成斜坡路段也會影響機器人移動效率，極端情況甚至可能會導致輪轂打滑。而現有的一些多輪轂夾持設計多為純機械夾持方案，例如專利cn112448313b和專利cn109698476a，按照既定行程，在巡檢任務開始前手動夾緊線纜，或是人工控制夾持力度松緊，均不具備智能化屬性。
技術實現思路
1、為解決上述問題，本專利技術公開了一種基于力反饋的巡線機器人夾持行走機構及其控制方法，通過力傳感器實時測量輪轂與線纜間壓力，經由控制器處理判斷機器人運行狀態，反饋控制電機驅動絲杠，并通過特殊設計的機械結構控制雙輪轂最終夾緊或放松線纜，從而智能化線纜行走，進一步減輕了人力成本，提高了巡檢效率，拓寬了應用場景。
2、為達到上述目的，本專利技術的技術方案如下：
3、本專利技術首先提供一種基于力反饋的巡線機器人夾持行走機構，包括末端相
4、進一步地，所述力傳感器安置于所述小輪轂的旋轉軸內部并位于下支撐橫桿的小型機匣內；所述下支撐橫桿內部預留有用于所述力傳感器埋設數據線、電源線的走線槽。
5、進一步地，所述導軌豎桿、下導軌豎桿以及直線機構均安裝在機匣中，所述機匣包括柱形機匣外殼、圓盤形機匣上蓋，所述柱形機匣外殼上端焊接上限位板，下端焊接連接機構；所述上導軌豎桿末端安裝有旋轉軸，且旋轉軸穿過所述機匣外殼延伸至機匣外側；所述上限位板、連接機構均設有弧形限位孔用于所述上支撐橫桿、下支撐橫桿穿過，所述弧形限位孔均以所述旋轉軸為圓心，呈鏤空設計；所述上限位板、連接機構的弧形限位孔的弧度應小于??，其中所述上限位板的弧形限位孔的寬度應略大于所述上支撐橫桿外徑，而所述下連接機構的弧形限位孔寬度應略小于所述絲杠滑臺行程。
6、進一步地，所述直線機構底板底面緊貼所述機匣外殼內部的限位槽。
7、本專利技術還提供一種上述基于力反饋的巡線機器人夾持行走機構的控制方法，該方法包括以下步驟：
8、s1.準備工作：將兩套所述基于力反饋的巡線機器人夾持行走機構的連接機構分別與巡線機器人主體的前、后兩端相連接，再將連接好的整體設備掛載在線纜上，準備完畢后，設備上電啟動；
9、s2.所述力傳感器開始采集數據：采集小輪轂豎直上方所受壓力數據，即線纜對所述小輪轂的實時壓力大小并將采集到的壓力數據發送到巡線機器人主控；
10、s3.巡線機器人主控分析壓力數據并控制絲杠電機，驅動所述小輪轂在豎直方向上下移動以夾緊線纜并對力傳感器所受壓力進行快速校準，將壓力數據調整到預設的標準壓力區間內，并保持壓力大小相對穩定；
11、s4.巡線機器人主控驅所述主驅動電機工作，機器人將開始向前運動；
12、s5.巡線機器人主控實時監測所述力傳感器測得數據，并不斷驅動所述小輪轂在豎直方向上下移動以夾緊線纜，以修正壓力值至標準區間內，此時，系統已經構成基于力反饋的閉環控制回路；若機器人主控接收到其他中斷信號需要停止機器人前進，執行s6；若實時壓力值持續超出標準區間，則進行二次修正；
13、s6.巡線機器人主控驅動所述主驅動電機停轉，并處理中斷服務。若收到停止工作信號，執行s7；
14、s7.巡線機器人主控記錄工作日志，保持當前位姿不變，進入待機狀態。
15、進一步地，步驟s3所述對力傳感器所受壓力進行快速校準，具體方法如下：
16、s3-1：機器人主控首先控制所述絲杠電機反轉至最短行程位置，再在?（單位:）內，根據所接收到的壓力數據，驅動所述絲杠電機按照公式（10-1）低速正轉：
17、（10-1），
18、其中：?為主控控制所述絲杠電機（12）的驅動電壓實際值，單位：；為轉換參數，其值等于主控模數轉換等效參數乘既定放大倍率；?為所述力傳感器測得實時壓力大小，單位：；?為經過變換的階躍函數；
19、根據公式可知，經過?后，電機停轉；此時機器人主控會等待操作員確認校準結果：
20、若確認成功，機器人主控將會更新預設標準區間：以此刻壓力值大小為準，（單位：）區間記錄為新的標準區間，校準完成后，機器人主控將執行s4；
21、若確認失敗，機器人主控將會記錄校準失敗并停止驅動電機，執行s3-2；
22、s3-2：巡線機器人主控停止驅動電機，進行手動校準，并更新標準壓力區間。待操作員手動夾緊所述小輪轂后，機器人主控更新預設標準區間，執行s4。
23、進一步地，步驟s5所述二次修正方法如下：
24、s5-1：巡線機器人主控驅動所述主驅動電機停轉，并確認機器人狀態。嘗試修正壓力值至標準區間內，若成功，直接回調執行s4；若超時導致失敗，執行s5-2；
25、s5-2：機器人主控將驅動所述絲杠電機，按照公式（10-1）高速正轉，以最大限度夾緊線纜，記錄此次修正并上傳，回調執行s4。
26、本專利技術相比現有技術的有益效果是：
27、針對現有單輪轂懸掛方案無法適應大風環境、線纜彎曲變化的缺陷，本專利技術采用大小雙輪轂夾持機構設計，并引入力反饋控制，實現機器人在夾緊線纜的同時根據環境干擾動態調整夾持力度。
28、1.本設計通過雙輪轂協同工作，能夠提高機器人在復雜工作環境中的穩定性。機器人遇到風力干擾或曲線路段時，雙輪轂夾持為維持機器人穩定提供了更好的支撐，有效避免輪轂打滑的情況，確保機器人能夠在動態條件下保持平衡，防止因干擾而導致的脫落或失去控制本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于力反饋的巡線機器人夾持行走機構，包括末端相互嵌入的上導軌豎桿（15a）和下導軌豎桿（16），所述上導軌豎桿（15a）和下導軌豎桿（16）的自由端分別垂直焊接上支撐橫桿（4）、下支撐橫桿（6），所述上支撐橫桿（4）末端固定在主驅動電機（3），所述主驅動電機（3）與大輪轂（2）中軸相連用于驅動大輪轂（2），所述下支撐橫桿（6）與小輪轂（5）相套接，其特征在于：所述下導軌豎桿（16）于導軌行程中點位置焊接梯形連接板（19），所述梯形連接板（19）與絲杠滑臺（9）相連接，所述絲杠滑臺通過直線機構驅動；所述直線機構包括與絲杠滑臺（9）兩端配合的滑塊（10），所述滑塊（10）安裝于絲杠導軌（8）上，下底面配合絲杠螺母連接滾珠絲杠（11），直線機構底板（7）兩側長邊上表面固定所述絲杠導軌（8），兩側短邊上表面分別固定絲杠底座（14）和絲杠電機（12），所述絲杠單機（12）安裝于絲杠電機座（13）內；所述小輪轂（5）的旋轉軸內部機匣（17）固定力傳感器（18），所述力傳感器（18）和所述絲杠電機（12）、主驅動電機（3）均與巡線機器人主控連接，巡線機器人主控根據所接收到力傳感器（18）的
2.根據權利要求1所述基于力反饋的巡線機器人夾持行走機構，其特征在于：所述力傳感器（18）安置于所述小輪轂（5）的旋轉軸內部并位于下支撐橫桿（6）的小型機匣內；所述下支撐橫桿（6）內部預留有用于所述力傳感器（18）埋設數據線、電源線的走線槽。
3.根據權利要求1或2所述基于力反饋的巡線機器人夾持行走機構，其特征在于：所述導軌豎桿（15a）、下導軌豎桿（16）以及直線機構均安裝在機匣中，所述機匣包括柱形機匣外殼（1a）、圓盤形機匣上蓋（1b），所述柱形機匣外殼（1a）上端焊接上限位板（1c），下端焊接連接機構（1d）；所述上導軌豎桿（15a）末端安裝有旋轉軸（15b），且旋轉軸穿過所述機匣外殼（1a）延伸至機匣外側；所述上限位板（1c）、連接機構（1d）均設有弧形限位孔用于所述上支撐橫桿（4）、下支撐橫桿（6）穿過，所述弧形限位孔均以所述旋轉軸（15b）為圓心，呈鏤空設計；所述上限位板（1c）、連接機構（1d）的弧形限位孔的弧度應小于??，其中所述上限位板（1c）的弧形限位孔的寬度應略大于所述上支撐橫桿（6）外徑，而所述下連接機構（1d）的弧形限位孔寬度應略小于所述絲杠滑臺（9）行程。
4.根據權利要求3所述基于力反饋的巡線機器人夾持行走機構，其特征在于：所述直線機構底板（7）底面緊貼所述機匣外殼（1a）內部的限位槽（20）。
5.一種權利要求1-4之一所述基于力反饋的巡線機器人夾持行走機構的控制方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述基于力反饋的巡線機器人夾持行走機構的控制方法，其特征在于：步驟S3所述對力傳感器（18）所受壓力進行快速校準，具體方法如下：
7.根據權利要求6所述基于力反饋的巡線機器人夾持行走機構的控制方法，其特征在于：步驟S5所述二次修正方法如下：
...【技術特征摘要】
1.基于力反饋的巡線機器人夾持行走機構，包括末端相互嵌入的上導軌豎桿（15a）和下導軌豎桿（16），所述上導軌豎桿（15a）和下導軌豎桿（16）的自由端分別垂直焊接上支撐橫桿（4）、下支撐橫桿（6），所述上支撐橫桿（4）末端固定在主驅動電機（3），所述主驅動電機（3）與大輪轂（2）中軸相連用于驅動大輪轂（2），所述下支撐橫桿（6）與小輪轂（5）相套接，其特征在于：所述下導軌豎桿（16）于導軌行程中點位置焊接梯形連接板（19），所述梯形連接板（19）與絲杠滑臺（9）相連接，所述絲杠滑臺通過直線機構驅動；所述直線機構包括與絲杠滑臺（9）兩端配合的滑塊（10），所述滑塊（10）安裝于絲杠導軌（8）上，下底面配合絲杠螺母連接滾珠絲杠（11），直線機構底板（7）兩側長邊上表面固定所述絲杠導軌（8），兩側短邊上表面分別固定絲杠底座（14）和絲杠電機（12），所述絲杠單機（12）安裝于絲杠電機座（13）內；所述小輪轂（5）的旋轉軸內部機匣（17）固定力傳感器（18），所述力傳感器（18）和所述絲杠電機（12）、主驅動電機（3）均與巡線機器人主控連接，巡線機器人主控根據所接收到力傳感器（18）的壓力數據，驅動所述絲杠電機（12）轉動從而使得小輪轂（5）在豎直方向上下移動以夾緊線纜。
2.根據權利要求1所述基于力反饋的巡線機器人夾持行走機構，其特征在于：所述力傳感器（18）安置于所述小輪轂（5）的旋轉軸內部并位于下支撐橫桿（6）的小型機匣內；所述下支撐橫桿（6）內部預留有用于所述力傳感器（18）埋設數據線、電源線的走線...
【專利技術屬性】
技術研發人員：宋愛國，張耀華，季欽杰，繆天緣，商珂，陳大鵬，
申請(專利權)人：南京信息工程大學，
類型：發明
國別省市：
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