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龍圖騰網恭喜國網陜西省電力有限公司西安供電公司申請的專利基于有限元仿真的攀爬機器人提升力控制方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN119310881B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-16發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202411861745.7，技術領域涉及：G05B17/02；該發明授權基于有限元仿真的攀爬機器人提升力控制方法是由趙彬;許陽;李寅;陸震;肖烽;史博暉;翟劍;王濤;宋曦;吳凌翔設計研發完成，并于2024-12-17向國家知識產權局提交的專利申請。

本基于有限元仿真的攀爬機器人提升力控制方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種基于有限元仿真的攀爬機器人提升力控制方法，本發明涉及工程機械數據處理技術領域。包括以下步驟該方法通過建立攀爬機器人的有限元仿真模型，獲取上行傳動齒輪的幾何特征包括齒數、壓力角、齒根曲率半徑、齒根高度、齒寬和材料特征為彈性模量、泊松比。模擬帶載狀態下齒輪運行，獲取轉矩數據以確定模數，計算齒根應力。結合振動特征、表面溫度修正齒根應力，獲得精確值。通過表面高度差計算粗糙度，結合環境濕度和傾斜角修正摩擦系數，計算摩擦力。最終，根據摩擦力、精確齒根應力和重力，計算實時提升力控制系數，對提升力進行動態修正，實現攀爬機器人提升力的精確控制。

本發明授權基于有限元仿真的攀爬機器人提升力控制方法在權利要求書中公布了：1.一種基于有限元仿真的攀爬機器人提升力控制方法，其特征在于，具體步驟包括：采集攀爬機器人上行傳動齒輪的幾何特征參數，基于幾何特征參數建立攀爬機器人的有限元仿真模型，獲取攀爬機器人上行傳動齒輪的材料特征參數，并將材料特征參數輸入有限元仿真模型中，所述上行傳動齒輪的幾何特征參數包括齒數、壓力角、齒根曲率半徑、齒根高度和齒寬，所述材料特征參數包括彈性模量和泊松比；基于攀爬機器人的有限元仿真模型，模擬攀爬機器人帶載狀態下上行傳動齒輪的運行，獲取上行傳動齒輪的轉矩數據，通過轉矩數據，結合上行傳動齒輪的幾何特征參數，確定上行傳動齒輪的模數；基于確定的上行傳動齒輪模數，計算得到上行傳動齒輪的齒根應力，同時采集攀爬機器人運行時上行傳動齒輪的振動特征參數，基于振動特征參數計算振動載荷，根據振動載荷，結合傳動齒輪表面溫度，對齒根應力進行修正，得到精確齒根應力，所述振動特征參數包括振動幅度和振動頻率；基于表面粗糙度測量設備獲取被攀爬裝置表面粗糙度，通過表面粗糙度，結合環境濕度和攀爬傾斜角，對摩擦系數進行修正，得到精確摩擦系數，根據精確摩擦系數計算摩擦力；所述表面粗糙度測量設備選用觸針式輪廓儀，從用于攀爬機器人攀爬的被攀爬裝置表面中隨機選擇多個取樣區域，使用觸針式輪廓儀對取樣區域進行測量分析，以得到各個取樣區域的表面粗糙度，并計算全部取樣區域的表面粗糙度均值，將這一均值作為被攀爬裝置表面粗糙度，計算公式如下： 式中，Lk表示觸針式輪廓儀在第k個取樣區域的取樣長度，k為取樣區域的索引，且k∈[1,K]，K為取樣區域的個數，Dxk為第k個取樣區域的取樣長度內第x處取樣點偏離中心線的高度，x為取樣長度內取樣點的坐標，Rak為第k個取樣區域的表面粗糙度，Ra為被攀爬裝置表面粗糙度，中心線和Dxk通過觸針式輪廓儀內置軟件進行數據處理獲得；通過表面粗糙度，結合環境濕度和攀爬傾斜角，對摩擦系數進行修正，得到精確摩擦系數，根據精確摩擦系數計算摩擦力，其中精確摩擦系數計算所依據的公式為： 式中，μ′t表示t時刻的精確摩擦系數，μ0為初始摩擦系數，RHt為t時刻的環境濕度，θ為攀爬傾斜角；根據精確摩擦系數計算摩擦力，其中摩擦力計算所依據的公式為：Ffrit＝μ′t*M1+M2式中，Ffrit為t時刻的摩擦力，M1和M2分別表示攀爬機器人設備重量和負載重量；根據摩擦力、精確齒根應力和載荷自身重力，計算得到攀爬機器人實時提升力控制系數，通過實時提升力控制系數對當前施加的提升力進行修正，完成攀爬機器人提升力的動態控制；根據摩擦力、精確齒根應力和載荷自身重力，計算得到攀爬機器人實時提升力控制系數，其中攀爬機器人實時提升力控制系數計算所依據的公式為： 式中，XSt為攀爬機器人t時刻的提升力控制系數，σF0′t為t時刻的精確齒根應力，FM表示載荷重力，yz為設定的齒根應力閾值，其中，ω1、ω2和ω3分別為精確齒根應力、摩擦力和載荷重力的權重系數，ω1≥ω2ω3且ω1、ω2和ω3均大于0。

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