一种精确智能的机械手的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及机械手设计领域，具体涉及一种精确智能的机械手。
【背景技术】
[0002] 相关技术中，处于较高位置作业的机械手经常受到风的影响。为了解机械手的风 振响应特性，更便于维护人员对机械手的安全性能进行有效监测，需要对机械手的风速时 程进行模拟。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明提供一种可以模拟自身风速时程的精确智能的机械手。
[0004] 本发明的目的采用以下技术方案来实现：
[0005] -种精确智能的机械手，包括机械手本体和安装在机械手本体顶部的风速时程快 速模拟装置，所述快速模拟装置包括：
[0006] (1)结构参数监测模块，沿机械手的高度方向将机械手划分多个间隔相同的测试 层，在机械手的顶部安装所述数据采集装置，选择测试层的正中位置作为一个风速时程的 模拟点，且在每个测试层布设所述风速仪和温度传感器；
[0007] (2)平均风速计算模块，其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖向 风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q:
[0009]每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：
[0011] 其中，A为风速总量w在X方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量w在y 方向分量值的极大值和极小值之和，F为当地平均气压，F为当地平均温度，PwatS当地平 均水汽压，F b为标准状态下的风压系数；
[0012] (3)各模拟点的脉动风速时程计算模块，包括生成所述各模拟点的脉动风速时程 的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系数
其 中Tq为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则
[0013] T 2 To时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：
[0015] T〈To时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：
[0017] 其中，λ为根据机械手结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W⑴选取的频 率截取上限值；
[0018] (4)风速时程计算模块，包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位置 处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；
[0019] (5)风速模拟显示模块，包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放大 器的输入端与所述微信处理器连接。
[0020] 其中，所述频率截取上限值的范围为3hZ~5hZ。
[0021 ]其中，所述标准温度值的设定范围为23°C~27°C。
[0022] 本发明的有益效果为：
[0023] 1、在机械手本体上安装了风速时程快速模拟装置，便于机械手风速时程特征的及 时获取，维护人员可以更全面地监测机械手的风振响应特性，从而对机械手进行恰当的维 护，增强机械手的安全性能；
[0024] 2、所述模拟装置基于谐波叠加法的基础上，对平均风速和脉动风速的计算公式进 行优化，减少了计算的工作量，提高了机械手的风速时程模拟的效率；
[0025] 3、在计算平均风速时引入平均风速校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修 正系数K，使得机械手的风速时程模拟更加精确。
【附图说明】
[0026] 利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限 制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得 其它的附图。
[0027] 图1是本发明的风速时程快速模拟装置各模块的连接示意图。
[0028] 附图标记：
[0029] 结构参数监测模块1、平均风速计算模块2、各模拟点的脉动风速时程计算模块3、 风速时程计算模块4、风速模拟显示模块5。
【具体实施方式】
[0030] 结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0031] 实施例一
[0032] 参见图1，本实施例的机械手包括机械手本体和安装在机械手本体顶部的风速时 程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括：
[0033] (1)结构参数监测模块1，其包括风速仪、温度传感器和数据采集装置，沿机械手的 高度方向将机械手划分多个间隔相同的测试层，在机械手的顶部安装所述数据采集装置， 选择测试层的正中位置作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层布设所述风速仪和温 度传感器；
[0034] (2)平均风速计算模块2,其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖 向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q:
[0036]每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：
[
[0038] 其中，A为风速总量w在X方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量w在y 方向分量值的极大值和极小值之和，戶为当地平均气压，F为当地平均温度，PwatS当地平 均水汽压，F b为标准状态下的风压系数；
[0039] (3)各模拟点的脉动风速时程计算模块3,包括生成所述各模拟点的脉动风速时程 的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系数
其 中To为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则
[0040] T 2 To时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：
[0042] IXTo时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：
[0044]其中，λ为根据机械手结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W⑴选取的频 率截取上限值；
[0045] (4)风速时程计算模块4,包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位 置处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；
[0046] (5)风速模拟显示模块5,包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放 大器的输入端与所述微信处理器连接。
[0047]本实施例的机械手在机械手本体上安装了风速时程快速模拟装置，便于机械手风 速时程特征的及时获取，维护人员可以更全面地监测机械手的风振响应特性，从而对机械 手进行恰当的维护，增强机械手的安全性能;所述模拟装置基于谐波叠加法的基础上，对平 均风速和脉动风速的计算公式进行优化，减少了计算的工作量，提高了机械手的风速时程 模拟的效率;在计算平均风速时引入平均风速校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修 正系数K，使得机械手的风速时程模拟更加精确，其中设定标准温度To为23°C，设定截取频 率上限值为3hZ，最后得到的各模拟点的风速时程的模拟精度提高到95.8%。
[0048] 实施例二
[0049] 参见图1，本实施例的机械手包括机械手本体和安装在机械手本体顶部的风速时 程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括：
[0050] (1)结构参数监测模块1，其包括风速仪、温度传感器和数据采集装置，沿机械手的 高度方向将机械手划分多个间隔相同的测试层，在机械手的顶部安装所述数据采集装置， 选择测试层的正中位置作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层布设所述风速仪和温 度传感器；
[0051] (2)平均风速计算模块2,其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖 向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q:
[0053]每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：
[0055] 其中，A为风速总量w在X方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量w在y 方向分量值的极大值和极小值之和，P为当地平均气压，f为当地平均温度，PwatS当地平 均水汽压，F b为标准状态下的风压系数；
[0056] (3)各模拟点的脉动风速时程计算模块3,包括生成所述各模拟点的脉动风速时程 的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系数
其 中Tq为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则
[0057] T 2 To时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：
[0059] T〈TQ时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：
[0061 ]其中，λ为根据机械手结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W⑴选取的频 率截取上限值；
[0062] (4)风速时程计算模块4,包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位 置处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；
[0063] (5)风速模拟显示模块5,包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放 大器的输入端与所述微信处理器连接。
[0064]本实施例的机械手在机械手本体上安装了风速时程快速模拟装置，便于机械手风 速时程特征的及时获取，维护人员可以更全面地监测机械手的风振响应特性，从而对机械 手进行恰当的维护，增强机械手的安全性能;所述模拟装置基于谐波叠加法的基础上，对平 均风速和脉动风速的计算公式进行优化，减少了计算的工作量，提高了机械手的风速时程 模拟的效率;在计算平均风速时引入平均风速校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修 正系数K，使得机械手的风速时程模拟更加精确，其中设定标准温度To为23°C，设定截取频 率上限值为4hZ，最后得到的各模拟点的风速时程的模拟精度提高到96 %。
[0065] 实施例三
[0066] 参见图1，本实施例的机械手包括机械手本体和安装在机械手本体顶部的风速时 程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括：
[0067] (1)结构参数监测模块1，其包括风速仪、温度传感器和数据采集装置，沿机械手的 高度方向将机械手划分多个间隔相同的测试层，在机械手的顶部安装所述数据采集装置， 选择测试层的正中位置作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层布设所述风速仪和温 度传感器；
[0068] (2)平均风速计算模块2,其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖 向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q:
[0070]每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：
[0072] 其中，A为风速总量w在X方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量w在y 方向分量值的极大值和