本发明涉及绝缘子验收机器人结构领域，尤其是涉及用于绝缘子验收机器人爬行机构的主动自适应装置和方法。
背景技术：
1、绝缘子串形式多样，如单串、双串、h串、v型串等，因此绝缘子验收机器人爬行机构的设计需要综合考虑绝缘子串的各种分类、形状、尺寸、安装方式等因素，目前的绝缘子验收机器人的爬行机构研发已经取得了相应的成果，具备了在绝缘子串上运动的基本功能，如公开号为cn116773863a的发明公开了一种用于架空输电线路绝缘子检测的蠕动式爬行装置，但现有绝缘子验收机器人爬行机构还存在对绝缘子串主动适应能力不足的情况，因此开发一种用于绝缘子验收机器人爬行机构的主动自适应装置以主动适应各类绝缘子串的爬行具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于绝缘子验收机器人爬行机构的主动自适应装置和方法，以主动适应各类绝缘子串的爬行。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种用于绝缘子验收机器人爬行机构的主动自适应装置，包括固定座、上底座、上弹簧座、伸缩电机、减震弹簧、下弹簧座、力传感器、下底座、激光测距传感器以及底座板，所述固定座用于连接绝缘子验收机器人的主体结构，所述底座板用于连接绝缘子验收机器人在绝缘子上的爬行机构；
4、所述上底座安装在固定座上，所述下底座安装在底座板上，所述上弹簧座连接上底座，所述下弹簧座连接下底座，所述伸缩电机和减震弹簧的两端均分别连接上弹簧座和下弹簧座，所述力传感器安装在下底座上，并与下弹簧座接触，用于测量下弹簧座的压力；所述激光测距传感器安装在底座板两侧，用于测量固定座和底座板之间的距离。
5、进一步地，所述装置还包括控制器，该控制器分别连接伸缩电机、力传感器和激光测距传感器，用于根据力传感器和激光测距传感器的输出数据，控制伸缩电机的伸缩量。
6、进一步地，所述上弹簧座和下弹簧座镜像对称设置。
7、进一步地，所述伸缩电机的固定端连接上弹簧座，伸缩端连接下弹簧座。
8、进一步地，所述减震弹簧的数量为多个，均匀分布在伸缩电机的外侧。
9、进一步地，所述激光测距传感器的数量为多个，分别位于底座板的两侧。
10、本发明还提供一种如上所述的一种用于绝缘子验收机器人爬行机构的主动自适应装置的主动调节方法，包括以下步骤：
11、根据待爬行线路的结构参数，确定绝缘子验收机器人的驱动力、绝缘子的机械破坏负荷以及减震弹簧对绝缘子产生的压力的限制范围；
12、绝缘子验收机器人安装到绝缘子串上后，获取激光测距传感器的初始平均值和力传感器的初始值，并根据减震弹簧对绝缘子产生的压力的限制范围，确定力传感器的工作范围；
13、基于确定的绝缘子验收机器人的驱动力，控制绝缘子验收机器人爬行，爬行过程中，获取主动调节自适应装置中力传感器的数值，并判断该数值是否在力传感器的工作范围内，若在工作范围以内，则继续爬行，若不在工作范围内，则根据此时激光测距传感器的输出数据，计算减震弹簧的位移变化量，从而获取伸缩电机的调整量，对伸缩电机进行调整控制，直至力传感器的输出数据在工作范围内。
14、进一步地，根据待爬行线路的结构参数确定架空悬线倾斜角，从而确定所述绝缘子验收机器人的驱动力，所述架空悬线倾斜角的计算表达式为：
15、
16、式中，θ为架空悬线倾斜角，w为绝缘子串单位长度自重，w0为架空导线单位长度自重，h为架空导线平均水平张力，l为平均档距，λ为绝缘子串长度。
17、进一步地，根据待爬行线路的绝缘子类型，确定绝缘子的机械破坏负荷，所述减震弹簧对绝缘子产生的压力的限制范围为：
18、
19、式中，f为减震弹簧对绝缘子产生的压力，fmin为机器人在绝缘子串上稳定爬行时，力位混合控制中减震弹簧对绝缘子的最小力；fmax为机器人在绝缘子串上稳定爬行时，力位混合控制中减震弹簧对绝缘子的最大力；fs为绝缘子的机械破坏负荷，s为机器人设计安全系数；
20、所述力传感器的工作范围为：
21、fa1＜fa＜fa2
22、式中，fa为力传感器的初始值，fa1为机器人在绝缘子串上打滑时力传感器显示的数值，fa2为机器人在绝缘子串上摩擦力大于驱动力时无法前进力传感器显示的数值。
23、进一步地，若力传感器的数值不在工作范围内，则根据此时激光测距传感器的输出数据，计算的减震弹簧的位移变化量的表达式为：
24、δx＝|l2-l1|
25、式中，δx为减震弹簧的位移变化量，l2为自适应控制装置的位置变化后激光测距传感器所测的距离，l1为自适应控制装置的位置变化前激光测距传感器所测的距离；
26、根据减震弹簧的位移变化量获取伸缩电机的调整量的计算表达式为：
27、δf＝kδx
28、式中，δf为伸缩电机的调整量使得力传感器产生的压力变化，k为调整系数。
29、与现有技术相比，本发明具有以下优点：
30、(1)本发明提出的绝缘子验收机器人爬行机构的主动调节自适应装置，通过伸缩电机和减震弹簧实现对绝缘子的压力调节，通过设置在下弹簧座底部的力传感器能实时监控绝缘子验收机器人对绝缘子的压力，通过设置在固定座和底座板之间的激光测距传感器能监控主动调节自适应装置的伸缩变化，从而及时反馈，计算出伸缩电机的调节量，进行主动自适应的压力调节。
31、(2)本发明主动自适应调节装置采用闭环控制，将力传感器、减震弹簧、激光测距传感器以及伸缩电机配合，实现了机器人爬行时主动自适应调节装置的实时调节和主动调节。
32、(3)本发明主动自适应调节装置应用到绝缘子验收机器人上，使得机器人能够主动适应如单串、双串、h串、v型串等绝缘子串，大大增加了机器人爬行的自适应性。
33、(4)本发明绝缘子验收机器人爬行机构的主动调节自适应装置具有较强的主动自适应性，以及与绝缘子多维接触力的可感应能力，并可根据此力来调节机器人的位姿以避免用力过大或过小而导致绝缘子串受到损伤。
1.一种用于绝缘子验收机器人爬行机构的主动自适应装置，其特征在于，包括固定座(1)、上底座(2)、上弹簧座(3)、伸缩电机(4)、减震弹簧(5)、下弹簧座(6)、力传感器(7)、下底座(8)、激光测距传感器(9)以及底座板(10)，所述固定座(1)用于连接绝缘子验收机器人的主体结构，所述底座板(10)用于连接绝缘子验收机器人的爬行机构；所述上底座(2)安装在固定座(1)上，所述下底座(8)安装在底座板(10)上，所述上弹簧座(3)连接上底座(2)，所述下弹簧座(6)连接下底座(8)，所述伸缩电机(4)和减震弹簧(5)的两端均分别连接上弹簧座(3)和下弹簧座(6)，所述力传感器(7)安装在下底座(8)上，并与下弹簧座(6)接触，用于测量下弹簧座(6)的压力；所述激光测距传感器(9)安装在底座板(10)两侧，用于测量固定座(1)和底座板(10)之间的距离。
2.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子验收机器人爬行机构的主动自适应装置，其特征在于，所述装置还包括控制器，该控制器分别连接伸缩电机(4)、力传感器(7)和激光测距传感器(9)，用于根据力传感器(7)和激光测距传感器(9)的输出数据，控制伸缩电机(4)的伸缩量。
3.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子验收机器人爬行机构的主动自适应装置，其特征在于，所述上弹簧座(3)和下弹簧座(6)镜像对称设置。
4.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子验收机器人爬行机构的主动自适应装置，其特征在于，所述伸缩电机(4)的固定端连接上弹簧座(3)，伸缩端连接下弹簧座(6)。
5.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子验收机器人爬行机构的主动自适应装置，其特征在于，所述减震弹簧(5)的数量为多个，均匀分布在伸缩电机(4)的外侧。
6.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子验收机器人爬行机构的主动自适应装置，其特征在于，所述激光测距传感器(9)的数量为多个，分别位于底座板(10)的两侧。
7.一种如权利要求1-6任一所述的一种用于绝缘子验收机器人爬行机构的主动自适应装置的主动调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据待爬行线路的结构参数确定架空悬线倾斜角，从而确定所述绝缘子验收机器人的驱动力，所述架空悬线倾斜角的计算表达式为：
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据待爬行线路的绝缘子类型，确定绝缘子的机械破坏负荷，所述减震弹簧(5)对绝缘子产生的压力的限制范围为：
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，若力传感器(7)的数值不在工作范围内，则根据此时激光测距传感器(9)的输出数据，计算的减震弹簧(5)的位移变化量的表达式为：
