CN109024526A - 自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置及其使用方法，包括检测部和机架，所述检测部安装于所述机架的一端；所述检测部包括摩擦轮、摩擦轮转动轴、轴承、摩擦轮安装座和旋转传感器，检测时所述摩擦轮的轮面和桩腿接触，所述摩擦轮随桩腿升降而转动；旋转传感器检测所述摩擦轮转动轴转动时的角速度和角位移。用于在自升式平台升降过程中，检测桩腿升降的实时速度和实时位置，从而为升降控制系统调节桩腿的升降速度提供数据支持，以使自升式平台升降过程中保持水平或平台倾斜角度在安全范围内。

Description

自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及海洋平台领域，尤其涉及自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置及其使用方法。

背景技术

自升式平台都需要采用升降机构带动平台的桩腿上下运动以实现平台的升降。当自升式平台到达作业位置时，降下桩腿，并将自升式平台提升至海面上的指定高度；当完成作业回航时，降下自升式平台至海平面。在平台升降过程中存在多个桩腿的升降速度不同步造成自升式平台倾斜，造成桩腿卡住或弯曲，甚至造成桩腿机械损坏的问题，尤其是在遇到钻井平台下部海床不平整的情况，易造成钻井平台倾覆。

因此，在平台升降过程中，常常需要工作人员检测桩腿的升降速度与位置。现有操作中，工作人员通过肉眼观测桩腿上的标尺来确定桩腿位置，但由于距离和角度关系，检测结果误差在±3m的范围内，结果只能仅供参考，没有实际意义；而桩腿的升降速度则需要升降系统间接计算出来，因考虑到功率损失，间接得到的速度值与实际速度值有一定的差别。由于检测数据不准确，经常发生平台倾斜角度超过安全范围的情况，此时则需要手动调节各桩腿高度使平台水平后再继续升降平台，升降耗时长，人工干预多，升降安全性差。

发明内容

本发明的目的在于提出自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置及其使用方法，检测数据真实可靠，人工干预少，大大地缩短了升降总时间，提高平台升降安全性和工作效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置，包括检测部和机架，所述检测部安装于所述机架的一端；

所述检测部包括摩擦轮、摩擦轮转动轴、轴承、摩擦轮安装座和旋转传感器，所述摩擦轮安装座安装于所述机架的一端，所述摩擦轮固定套于摩擦轮转动轴，所述摩擦轮转动轴通过轴承安装于摩擦轮安装座的远离机架的一端；

所述摩擦轮和所述摩擦轮转动轴同步自由转动，并且检测时所述摩擦轮的轮面和桩腿接触，所述摩擦轮随桩腿升降而转动；

所述旋转传感器安装于所述摩擦轮安装座的一侧，并且所述旋转传感器的输出轴和所述摩擦轮转动轴连接，所述旋转传感器检测所述摩擦轮转动轴转动时的角速度和角位移。

优选地，还包括限位弹簧，所述限位弹簧的一端固定于摩擦轮安装座的靠近机架的另一端，所述限位弹簧的另一端固定于机架，并且所述限位弹簧和摩擦轮转动轴相互垂直。

优选地，还包括动力弹簧，所述动力弹簧设置于所述机架的内侧，并且所述动力弹簧的一端固定于所述机架的靠近检测部的一端，所述动力弹簧的另一端固定于所述机架的远离检测部的另一端；所述动力弹簧处于压缩状态。

优选地，所述摩擦轮的轮面均匀分布多个轮齿，每相邻两个所述轮齿之间设有间隙；所述轮齿的形状为梯形体或凌锥体。

优选地，所述摩擦轮安装座包括C型架，所述C型架的封闭端靠近所述机架的一端，所述C型架的两个封闭侧面各设有轴承安装通孔，两个所述轴承安装通孔相对设置，所述轴承安装于所述轴承安装通孔，所述摩擦轮转动轴通过轴承安装于C型架的内侧，并且所述摩擦轮转动轴和C型架的封闭端平行，所述摩擦轮从C型架的开口端向外突出；

还包括旋转安装座，所述旋转安装座固定于所述C型架的封闭侧面的外侧，并且所述旋转安装座设置于轴承安装通孔的外围，所述转编码器固定于所述旋转安装座，并且所述旋转传感器的输出轴和所述摩擦轮转动轴连接。

优选地，所述摩擦轮安装座还包括机架连接片、第一限位挂钩和安装销，所述机架连接片安装于所述C型架的封闭端的外侧，并且所述机架连接片通过安装销和机架的一端连接；

C型架的封闭端的外侧设有所述第一限位挂钩，所述限位弹簧的一端固定于所述C型架的第一限位挂钩。

优选地，所述机架包括上支杆、支撑杆、连接杆、检测部安装杆和底座，所述底座的两端分别竖立设置有两根支撑杆，并且相邻的两根支撑杆的上端通过连接杆连接，相对的两根支撑杆的上端通过上支杆连接，两根所述上支杆的一端通过检测部安装杆连接，所述机架连接片通过安装销和检测部安装杆连接，所述机架连接片垂直于检测部安装杆；

所述上支杆的一端的近端部设有第二限位挂钩，所述限位弹簧的另一端固定于第二限位挂钩。

优选地，所述机架还包括拉伸挂钩和拉伸安装座，所述动力弹簧倾斜设置于相对的两根支撑杆之间，并且所述动力弹簧的一端通过拉伸挂钩固定于靠近检测部的支撑杆上，所述动力弹簧的另一端通过拉伸安装座固定于远离检测部的支撑杆上；

所述拉伸安装座包括拉伸连接板、拉伸连接螺丝和拉伸固定板，所述拉伸连接板安装于所述远离检测部的支撑杆上，所述拉伸固定板通过拉伸连接螺丝和拉伸连接板连接，并且所述拉伸连接板和拉伸固定板相互平行，由拉伸连接螺丝调节所述拉伸连接板和拉伸固定板的距离，所述动力弹簧的另一端固定于拉伸固定板。

优选地，所述机架还包括固定横梁、加强肋板和第一固定板，相邻的两根支撑杆的下端通过固定横梁连接，并且固定横梁的两端贯穿所述支撑杆，所述固定横梁的两端通过第一固定板和底座连接，所述固定横梁和支撑杆的相交处设置所述加强肋板。

优选地，根据所述自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，在自升式平台上升过程或下降过程中，将摩擦轮的轮面和桩腿贴合，所述摩擦轮随桩腿运动而转动，此时摩擦轮转动轴和摩擦轮同步转动，旋转传感器检测所述摩擦轮转动轴转动时的角速度和角位移；

然后，升降控制系统采集旋转传感器检测到的所述角速度和角位移，根据转换公式计算出桩腿的升降速度和位置，所述转换公式为：

v＝ωR,s＝vt

其中，v为摩擦轮的线速度，即桩腿的升降速度，ω为摩擦轮的角速度，R为摩擦轮的半径，s为摩擦轮的弧长，即桩腿的位移量，t为运动时间。

所述自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置，用于在自升式平台升降过程中，检测桩腿升降的实时速度和实时位置，从而为升降控制系统调节桩腿的升降速度提供数据支持，以使自升式平台升降过程中保持水平或平台倾斜角度在安全范围内；实现了桩腿的升降速度与位置检测的全自动化，并且升降速度与位置可直接检测出来，检测数据真实可靠，避免人工量度带来的误差和升降控制系统间接计算中因功率损失带来的误差，大大地减少了自升式平台升降过程中的人工干预，大大地缩短升降总时间，提高平台升降安全性和工作效率。

附图说明

附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明其中一个实施例的检测装置立体结构示意图；

图2是本发明其中一个实施例的检测装置俯视结构示意图；

图3是本发明其中一个实施例的检测装置俯视结构放大图；

图4是本发明其中一个实施例的摩擦轮结构图；

图5是本发明其中一个实施例的检测部结构爆炸图；

图6是本发明其中一个实施例的检测装置侧视结构示意图。

其中：机架1；摩擦轮2；摩擦轮转动轴3；轴承4；摩擦轮安装座5；旋转传感器6；桩腿91；输出轴61；限位弹簧7；动力弹簧8；轮齿21；C型架51；C型架51的封闭端511；封闭侧面512；轴承安装通孔513；机架连接片52；第一限位挂钩53；安装销54；上支杆11；支撑杆12；连接杆13；检测部安装杆14；底座15；第二限位挂钩16；拉伸安装座17；拉伸连接板171；拉伸连接螺丝172；拉伸固定板173；固定横梁18；加强肋板19；第一固定板10；拉伸挂钩161；旋转安装座62。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例的自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置，如图1所示，包括检测部和机架1，所述检测部安装于所述机架1的一端；

如图1至图3所示，所述检测部包括摩擦轮2、摩擦轮转动轴3、轴承4、摩擦轮安装座5和旋转传感器6，所述摩擦轮安装座5安装于所述机架1的一端，所述摩擦轮2固定套于摩擦轮转动轴3，所述摩擦轮转动轴3通过轴承4安装于摩擦轮安装座5的远离机架1的一端；

所述摩擦轮2和所述摩擦轮转动轴3同步自由转动，并且检测时所述摩擦轮2的轮面和桩腿91接触，所述摩擦轮2随桩腿91升降而转动；

所述旋转传感器6安装于所述摩擦轮安装座5的一侧，并且所述旋转传感器6的输出轴61和所述摩擦轮转动轴3连接，所述旋转传感器6检测所述摩擦轮转动轴3转动时的角速度和角位移。

所述自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置，用于在自升式平台升降过程中，检测桩腿91升降的实时速度和实时位置，从而为升降控制系统调节桩腿91的升降速度提供数据支持，以使自升式平台升降过程中保持水平或平台倾斜角度在安全范围内。其工作原理为：在桩腿91上升时，将摩擦轮2的轮面和桩腿91贴合，从而通过传动作用，桩腿91带动摩擦轮2转动，由于摩擦轮2固定套于摩擦轮转动轴3，因此摩擦轮转动轴3会随摩擦轮2一同转动；旋转传感器6的输出轴61和所述摩擦轮转动轴3连接，从而旋转传感器6检测出所述摩擦轮转动轴3转动时的角速度和角位移，旋转传感器6通过光电转换将角速度和角位移转换成相应的电脉冲，并将电脉冲以数字量输出至升降控制系统，从而计算出桩腿91的实时速度和实时位置。同理可知桩腿91下降时的检测原理。

所述自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置，实现了桩腿的升降速度与位置检测的全自动化，并且升降速度与位置可直接检测出来，检测数据真实可靠，避免人工量度带来的误差和升降控制系统间接计算中因功率损失带来的误差，大大地减少了自升式平台升降过程中的人工干预，大大地缩短了升降总时间，提高平台升降安全性和工作效率。

优选地，如图1所示，还包括限位弹簧7，所述限位弹簧7的一端固定于摩擦轮安装座5的靠近机架1的另一端，所述限位弹簧7的另一端固定于机架1，并且所述限位弹簧7和摩擦轮转动轴3相互垂直。在自升式平台升降过程中，若出现自升式平台相对水平面倾斜的情况，限位弹簧7会根据自升式平台倾斜的情况产生拉伸形变或压缩形变，从而确保摩擦轮2能和桩腿91贴合，保证在自升式平台倾斜的情况下也能可靠准确检测出桩腿91的实时速度与实时位置。

优选地，如图1所示，还包括动力弹簧8，所述动力弹簧8设置于所述机架1的内侧，并且所述动力弹簧8的一端固定于所述机架1的靠近检测部的一端，所述动力弹簧8的另一端固定于所述机架1的远离检测部的另一端；所述动力弹簧8处于压缩状态。所述动力弹簧8连接机架1的两端，处于压缩状态的动力弹簧8的作用力方向为由内向外，从而动力弹簧8提供动力使摩擦轮2能和桩腿91贴合。

优选地，如图4所示，所述摩擦轮2的轮面均匀分布多个轮齿21，每相邻两个所述轮齿21之间设有间隙；所述轮齿21的形状为梯形体或凌锥体。增强摩擦轮2随桩腿91的转动同步性，避免摩擦轮2发生卡死或者转动滞后，提高检测数据的可靠性。

优选地，如图5所示，所述摩擦轮安装座5包括C型架51，所述C型架51的封闭端511靠近所述机架1的一端，所述C型架51的两个封闭侧面512各设有轴承安装通孔513，两个所述轴承安装通孔513相对设置，所述轴承4安装于所述轴承安装通孔513，所述摩擦轮转动轴3通过轴承4安装于C型架51的内侧，并且所述摩擦轮转动轴3和C型架51的封闭端511平行，所述摩擦轮2从C型架51的开口端向外突出；

还包括旋转安装座62，所述旋转安装座62固定于所述C型架51的封闭侧面512的外侧，并且所述旋转安装座62设置于轴承安装通孔513的外围，所述转编码器6固定于所述旋转安装座62，并且所述旋转传感器6的输出轴61和所述摩擦轮转动轴3连接。

所述摩擦轮转动轴3安装于C型架51的开口端边沿，摩擦轮2从C型架51的开口端向外突出，从而既保证摩擦轮2与桩腿91贴合，又避免摩擦轮2与其他物件有接触，避免对摩擦轮2的转动产生阻力。并且C型架51从机架1的一端突出，避免了检测装置除摩擦轮2外的其他地方和桩腿91接触，避免检测装置对桩腿91的运动产生阻力。所述摩擦轮转动轴3通过轴承4安装于C型架51的内侧，减少了摩擦轮转动轴3转动时产生的摩擦力，确保摩擦轮转动轴3的转动数据真实反映桩腿91的运动。

优选地，如图5所示，所述摩擦轮安装座5还包括机架连接片52、第一限位挂钩53和安装销54，所述机架连接片52安装于所述C型架51的封闭端511的外侧，并且所述机架连接片52通过安装销54和机架1的一端连接；C型架51的封闭端511的外侧设有所述第一限位挂钩53，所述限位弹簧7的一端固定于所述C型架51的第一限位挂钩53。

C型架51并不是和机架1连成一体，而是可拆式安装，从而可根据桩腿91的大小和结构不同，更换具有不同尺寸摩擦轮2的检测部，并且检测部受损时可拆卸出来进行替换和维护。限位弹簧7连接C型架51和机架1的上支杆11，辅助安装销54对C型架51的支撑作用，并在自升式平台倾斜的情况下产生拉伸形变或压缩形变，从而确保摩擦轮2能和桩腿91贴合。

优选地，如图1所示，所述机架1包括上支杆11、支撑杆12、连接杆13、检测部安装杆14和底座15，所述底座15的两端分别竖立设置有两根支撑杆12，并且相邻的两根支撑杆12的上端通过连接杆13连接，相对的两根支撑杆12的上端通过上支杆11连接，两根所述上支杆11的一端通过检测部安装杆14连接，所述机架连接片52通过安装销54和检测部安装杆14连接，所述机架连接片52垂直于检测部安装杆14；如图3所示，所述上支杆11的一端的近端部设有第二限位挂钩16，所述限位弹簧7的另一端固定于第二限位挂钩16。

优选地，如图1所示，所述机架1还包括拉伸挂钩161和拉伸安装座17，所述动力弹簧8倾斜设置于相对的两根支撑杆12之间，并且所述动力弹簧8的一端通过拉伸挂钩161固定于靠近检测部的支撑杆12上，所述动力弹簧8的另一端通过拉伸安装座17固定于远离检测部的支撑杆12上；

如图6所示，所述拉伸安装座17包括拉伸连接板171、拉伸连接螺丝172和拉伸固定板173，所述拉伸连接板171安装于所述远离检测部的支撑杆12上，所述拉伸固定板173通过拉伸连接螺丝172和拉伸连接板171连接，并且所述拉伸连接板171和拉伸固定板173相互平行，由拉伸连接螺丝172调节所述拉伸连接板171和拉伸固定板173的距离，所述动力弹簧8的另一端固定于拉伸固定板173。处于压缩状态的动力弹簧8对位于其两端的支撑杆12产生压力，从而动力弹簧8提供动力使摩擦轮2能和桩腿91贴合。而且通过拉伸连接螺丝172调节拉伸连接板171和拉伸固定板173之间的距离，来调节动力弹簧8的压缩程度，从而调节动力大小，以适应不同吨位的桩腿91，确保摩擦轮2能和桩腿91贴合。

优选地，如图1所示，所述机架1还包括固定横梁18、加强肋板19和第一固定板10，相邻的两根支撑杆12的下端通过固定横梁18连接，并且固定横梁18的两端贯穿所述支撑杆12，所述固定横梁18的两端通过第一固定板10和底座15连接，所述固定横梁18和支撑杆12的相交处设置所述加强肋板19。所述机架1通过固定横梁18和加强肋板19提高结构强度，为支撑杆12提供支撑，有效分散桩腿91在自升式平台倾斜时对机架1产生的压力。

优选地，所述自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置的使用方法，包括以下步骤：

首先，在自升式平台上升过程或下降过程中，将摩擦轮2的轮面和桩腿91贴合，所述摩擦轮2随桩腿91运动而转动，此时摩擦轮转动轴3和摩擦轮2同步转动，旋转传感器6检测所述摩擦轮转动轴3转动时的角速度和角位移；

然后，升降控制系统采集旋转传感器6检测到的所述角速度和角位移，根据转换公式计算出桩腿的升降速度和位置，所述转换公式为：

v＝ωR,s＝vt

其中，v——摩擦轮2的线速度，即桩腿91的升降速度；

ω——摩擦轮2的角速度；

R——摩擦轮2的半径；

s——摩擦轮2的弧长，即桩腿91的位移量；t——运动时间。

所述自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置的使用方法，用于在自升式平台升降过程中，检测桩腿91升降的实时速度和实时位置，从而为升降控制系统调节桩腿91的升降速度提供数据支持，以使自升式平台升降过程中保持水平或平台倾斜角度在安全范围内；实现了桩腿的升降速度与位置检测的全自动化，并且升降速度与位置可直接检测出来，检测数据真实可靠，避免人工量度带来的误差和升降控制系统间接计算中因功率损失带来的误差，大大地减少了自升式平台升降过程中的人工干预，大大地缩短了升降总时间，提高平台升降安全性和工作效率。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置，包括检测部和机架，所述检测部安装于所述机架的一端，其特征在于：

所述检测部包括摩擦轮、摩擦轮转动轴、轴承、摩擦轮安装座和旋转传感器，所述摩擦轮安装座安装于所述机架的一端，所述摩擦轮固定套于摩擦轮转动轴，所述摩擦轮转动轴通过轴承安装于摩擦轮安装座的远离机架的一端；

所述摩擦轮和所述摩擦轮转动轴同步自由转动，并且检测时所述摩擦轮的轮面和桩腿接触，所述摩擦轮随桩腿升降而转动；

所述旋转传感器安装于所述摩擦轮安装座的一侧，并且所述旋转传感器的输出轴和所述摩擦轮转动轴连接，所述旋转传感器检测所述摩擦轮转动轴转动时的角速度和角位移。

2.根据权利要求1所述的自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置，其特征在于：还包括限位弹簧，所述限位弹簧的一端固定于摩擦轮安装座的靠近机架的另一端，所述限位弹簧的另一端固定于机架，并且所述限位弹簧和摩擦轮转动轴相互垂直。

3.根据权利要求3所述的自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置，其特征在于：还包括动力弹簧，所述动力弹簧设置于所述机架的内侧，并且所述动力弹簧的一端固定于所述机架的靠近检测部的一端，所述动力弹簧的另一端固定于所述机架的远离检测部的另一端；所述动力弹簧处于压缩状态。

4.根据权利要求1所述的自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置，其特征在于：所述摩擦轮的轮面均匀分布多个轮齿，每相邻两个所述轮齿之间设有间隙；所述轮齿的形状为梯形体或凌锥体。

5.根据权利要求3所述的自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置，其特征在于：所述摩擦轮安装座包括C型架，所述C型架的封闭端靠近所述机架的一端，所述C型架的两个封闭侧面各设有轴承安装通孔，两个所述轴承安装通孔相对设置，所述轴承安装于所述轴承安装通孔，所述摩擦轮转动轴通过轴承安装于C型架的内侧，并且所述摩擦轮转动轴和C型架的封闭端平行，所述摩擦轮从C型架的开口端向外突出；

还包括旋转安装座，所述旋转安装座固定于所述C型架的封闭侧面的外侧，并且所述旋转安装座设置于轴承安装通孔的外围，所述转编码器固定于所述旋转安装座，并且所述旋转传感器的输出轴和所述摩擦轮转动轴连接。

6.根据权利要求5所述的自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置，其特征在于：所述摩擦轮安装座还包括机架连接片、第一限位挂钩和安装销，所述机架连接片安装于所述C型架的封闭端的外侧，并且所述机架连接片通过安装销和机架的一端连接；

C型架的封闭端的外侧设有所述第一限位挂钩，所述限位弹簧的一端固定于所述C型架的第一限位挂钩。

7.根据权利要求6所述的自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置，其特征在于：所述机架包括上支杆、支撑杆、连接杆、检测部安装杆和底座，所述底座的两端分别竖立设置有两根支撑杆，并且相邻的两根支撑杆的上端通过连接杆连接，相对的两根支撑杆的上端通过上支杆连接，两根所述上支杆的一端通过检测部安装杆连接，所述机架连接片通过安装销和检测部安装杆连接，所述机架连接片垂直于检测部安装杆；

所述上支杆的一端的近端部设有第二限位挂钩，所述限位弹簧的另一端固定于第二限位挂钩。

8.根据权利要求7所述的自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置，其特征在于：所述机架还包括拉伸挂钩和拉伸安装座，所述动力弹簧倾斜设置于相对的两根支撑杆之间，并且所述动力弹簧的一端通过拉伸挂钩固定于靠近检测部的支撑杆上，所述动力弹簧的另一端通过拉伸安装座固定于远离检测部的支撑杆上；

所述拉伸安装座包括拉伸连接板、拉伸连接螺丝和拉伸固定板，所述拉伸连接板安装于所述远离检测部的支撑杆上，所述拉伸固定板通过拉伸连接螺丝和拉伸连接板连接，并且所述拉伸连接板和拉伸固定板相互平行，由拉伸连接螺丝调节所述拉伸连接板和拉伸固定板的距离，所述动力弹簧的另一端固定于拉伸固定板。

9.根据权利要求7所述的自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置，其特征在于：所述机架还包括固定横梁、加强肋板和第一固定板，相邻的两根支撑杆的下端通过固定横梁连接，并且固定横梁的两端贯穿所述支撑杆，所述固定横梁的两端通过第一固定板和底座连接，所述固定横梁和支撑杆的相交处设置所述加强肋板。

10.根据权利要求1所述的自升式平台桩腿的升降速度与位置检测装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，在自升式平台上升过程或下降过程中，将摩擦轮的轮面和桩腿贴合，所述摩擦轮随桩腿运动而转动，此时摩擦轮转动轴和摩擦轮同步转动，旋转传感器检测所述摩擦轮转动轴转动时的角速度和角位移；

然后，升降控制系统采集旋转传感器检测到的所述角速度和角位移，根据转换公式计算出桩腿的升降速度和位置，所述转换公式为：

v＝ωR,s＝vt

其中，v为摩擦轮的线速度，即桩腿的升降速度，ω为摩擦轮的角速度，R为摩擦轮的半径，s为摩擦轮的弧长，即桩腿的位移量，t为运动时间。