[发明专利]高压直流输电线磁力机器人旋转力控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种高压直流输电线磁力机器人旋转力控制系统，控制系统包括：电流传感器，用于检测避障臂内旋转线圈电流大小；倾角传感器，用于检测机器人在高压输电线截面平面内的摆动角度；加速度传感器，用于检测机器人在高压输电线截面平面内的摆动加速度；控制器，基于所述电流传感器、倾角传感器和加速度传感器传感器的检测，控制所述旋转线圈电流的大小，进而控制平衡力矩，使机器人处于竖直向下状态。本公开通过对旋转线圈的电流进行调节，控制平衡横风力矩，保证磁力机器人在巡航过程中处于稳定的姿态。

技术领域

本发明涉及高压输电线路巡线机器人技术领域，具体涉及高压直流输电线磁力机器人旋转力控制系统及控制方法。

背景技术

目前高压输电线路巡线机器人已成为国内外研究的热点，传统的巡线机器人多采用轮臂复合式机构，外形尺寸大，机身笨重，由于轮臂式机器人的滑轮与高压线直接接触，存在摩擦和打滑等问题，降低巡线机器人的工作效率。湖北工业大学徐显金等人提出一种磁悬浮式磁力悬浮和磁力驱动机器人的方案，利用高压线周围产生的磁场实现磁力悬浮和磁力驱动，这种方案减小了机器人的外形尺寸，简化了结构，并且完全消除了摩擦和打滑等问题，但在机器人巡检过程中，会在横向风力作用下产生摆动，导致机器人运行不平稳，为保证机器人巡检过程中保持稳定的姿态，本发明通过控制机器人力矩平衡装置中旋转线圈的电流，使机器人悬臂始终处于稳定的竖直向下状态并能稳定越过各种障碍结构，适应高压线坡度变化，提高机器人的自动化程度。

发明内容

本公开一方面的目的在于提供一种高压直流输电线磁力机器人旋转力控制系统，包括：电流传感器，用于检测避障臂内旋转线圈电流大小；倾角传感器，用于检测机器人在高压直流输电线截面平面内的摆动角度；加速度传感器，用于检测机器人在高压直流输电线截面平面内的摆动加速度；控制器，基于所述电流传感器、倾角传感器和加速度传感器传感器的检测，控制所述旋转线圈电流的大小，进而控制平衡力矩，使机器人处于竖直向下状态。

在上述的高压直流输电线磁力机器人旋转力控制系统，在非越障状态下，所述机器人摆动角度θ时，所述控制器将所述旋转线圈的电流调整为

式(1)，中F₀为机器人受到的横向风力，a为磁力机器人的底部到高压直流输电线中心轴线的距离，θ为机器人的摆动角度，u_r为磁芯的相对磁导率，u₀为空气磁导率，I₀为高压直流输电线电流，L为旋转线圈有效边长度，n为旋转线圈的匝数。

在上述的高压直流输电线磁力机器人旋转力控制系统，在越障状态下，所述机器人摆动倾斜角度θ时，所述控制器将所述旋转线圈的电流调整为

式(2)，中F₀为机器人受到的横向风力，a为磁力机器人的底部到高压直流输电线中心轴线的距离，θ为机器人的摆动角度，u_r为强导磁材料的相对磁导率，u₀为空气磁导率，I₀为高压直流输电线电流，L为旋转线圈有效边长度，n为旋转线圈的匝数，m为避障臂的数量，i为越障时处于打开状态的避障臂数量。

在上述的高压直流输电线磁力机器人旋转力控制系统，旋转线圈所在磁芯的内环上对称地设有对中线圈；线缆保护套内壁设有相对于磁芯中心成中心对称的测距传感器，用于检测检测高压直流输电线与线缆保护套内部之间的距离。

本公开另一方面的目的在于提供一种高压直流输电线磁力机器人旋转力控制方法，包括以下控制步骤：倾角传感器检测机器人在高压直流输电线截面平面内的摆动角度，电流传感器检测避障臂内旋转线圈电流大小，基于所述倾角传感器和电流传感器的检测将旋转线圈的电流调整到使机器人在高压直流输电线上处于竖直状态时所需的电流值；加速度传感器检测机器人在高压直流输电线截面平面内的摆动加速度，基于所述加速度传感器的检测调整旋转线圈的电流，使机器人的摆动加速度为零，达到维持机器人稳定的竖直向下姿态的目的。