[发明专利]一种输电线路巡检机器人能耗预测方法

摘要

本发明公开了一种输电线路巡检机器人能耗预测方法，机器人总能耗包括机器人静态能耗、机器人在线路上行走时上下坡的能耗、机器人越障能耗和机器人巡检能耗，其中：机器人静态能耗c₁；机器人在线路上行走时上下坡的能耗c₂；机器人越障能耗c₃：机器人巡检能耗c₄；机器人总能耗C_z＝c₁+c₂+c₃+c₄；通过将机器人总能耗和当前机器人剩余电量进行比较即可实现对输电线路巡检机器人续航里程的计算，该预测方法简单，预测结果准确可靠，具有很强的实用性。

主权项

一种输电线路巡检机器人能耗预测方法，其特征在于包括以下步骤：机器人总能耗包括机器人静态能耗、机器人在线路上行走时上下坡的能耗、机器人越障能耗和机器人巡检能耗，其中：①机器人静态能耗测得机器人静态时干路电流和运行时间，即可计算出巡检机器人的静态能耗，其积分公式为：$c_1=\underset{0}{\overset{t_1}{\∫}}{i}_{1}dt$其中，i₁为机器人干路电流，t₁为机器人静态运行时间，t为时间；②机器人在线路上行走时上下坡的能耗:测得机器人在线路上行走时上下坡时的干路电流和行走时间，即可计算出机器人在线路上行走的能耗，其公式为：$c_2=\underset{t_1}{\overset{t_1+t_2}{\∫}}{i}_{2}dt$其中，i₂为机器人在线路上行走时上下坡时的干路电流，t₂为机器人在线路上行走时上下坡时的行走时间；根据电机的性能和实验可知，机器人在线路上行走时的干路电流与机器人行走速度和线路的坡度有关：即：i＝φ(v,θ)其中，v为机器人行走轮的线速度，v＝2πn；θ为线路的角度，θ＝arctan f(x)，f(x)为架空输电线路地线的悬链线模型公式，故当机器人以某一特定速度行驶时，机器人的干路电流为角度θ的函数；即其中，i_v为机器人行走轮的线速度为v时机器人干路电流；ψ(θ)为θ的函数，为x的函数，x为机器人在一个档段中的横坐标；综合上述公式，可得：其中，x_i为机器人在所行走的第i个档段时机器人的横坐标，x₀为机器人在开始行走位置时的横坐标；③机器人越障能耗机器人在线路上行驶以后，会在杆塔处进行越障，然而不同的障碍物的越障动作规划不一样，故电流也是根据动作的变化而变化的，经过试验验证，机器人在进行单个动作时的干路电流是稳定不变的，设该变化的电流为i₃，越障时间为t₃,则机器人越障的能耗c₃为：$c_3=\underset{t_1+t_2}{\overset{t_1+t_2+t_3}{\∫}}{i}_{3}dt=C_{yz}=i_{shb}*t_{shb}+i_{zb}*t_{zb}+i_{sb}*t_{sb}+i_{sob}*t_{sob}+i_{yj}*t_{yj}+i_{sk}*t_{sk}+i_{xz}*t_{xz}$其中，各电流符号的意义如下表：④机器人巡检能耗机器人在跨越障碍之前或者之后要静止下来对线路杆塔进行巡视检查，此时机器人电流主要由机箱中的元器件损耗的电流组成，设该电流为i₄，越障时间为t₃，则机器人在该部分的能耗c₄为：$c_4=\underset{t_1+t_2+t_3}{\overset{t_1+t_2+t_3+t_4}{\∫}}{i}_{4}dt$⑤机器人的总能耗为：由以上推导过程可以知道其中c₁、c₃、c₄可以根据线路上防震锤的个数，C型悬垂线夹的类型以及耐张过桥的类型提前算出，将上述计算得到的机器人总能耗与机器人剩余电量进行比较即可得到机器人续航里程。