一种风电塔筒维护机器人的上下行走机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种风电塔筒维护机器人的上下行走机构，包括机器人作业平台、作业平台牵引机构和地面作业平台。机器人作业平台包括一个支架、机器人执行机构、上下爬行机构和平台吸附装置；作业平台牵引机构包括固定吊架、伸缩悬臂和伺服起重机构；地面作业平台置于风电的承台或者塔筒的近处地面上，该地面作业平台包括机器人控制装置和工作材料输送系统，机器人控制装置分别与机器人执行机构、卷轴电机、触觉传感器、平台吸附装置和定位吸附装置信号连接；工作材料输送系统通过柔性输送管道与机器人执行机构连接。本实用新型的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，具有轻量化，易于实现，成本低，对作业场地及爬升工作面无特殊要求等特点。
【专利说明】
一种风电塔筒维护机器人的上下行走机构
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种风电塔筒维护机器人的上下行走机构。
【背景技术】
[0002]风力发电机的塔筒在风力发电机组中主要起支撑作用，同时吸收机组震动。塔筒的外壁由于各种原因需要不时地进行维护修复，如防腐、除锈刷漆等。由于风电场多数都建立于海上、峡谷、山口等自然环境恶劣的场所，导致上述问题在风电的使用中成为极大的安全隐患。传统的解决方式是动用专业升降设备人工进行作业，但风电的塔筒的高度至少60米至100米甚至120米，动用专业升降设备不仅费用昂贵且工期长，操作人员劳动强度大，并时有人身安全事故发生。如遇小面积缺损需修复的情况，更显性价比缺陷。因此迫切需要极限方式下工作的机器人来代替人工作业。但是现有的爬壁机器人只能在平坦的工作面上工作，不适应塔筒的圆柱形外壁。还有一种爬升机是采用在塔筒外套上上下两层环形支架，设有监视器和吊装作业部件，然后再装上沿塔筒轴向和径向布置的液压油缸，依靠液压油缸提供的推拉力和夹紧力来实现两层环支架逐步地在塔筒外面上下升降。这种设备不仅体积巨大、笨重，而且实施起来成本高、操作繁琐。还有一种自动爬升机，通过两个电磁铁抓紧机构依靠磁力与塔筒表面自由切换为吸附与松开的状态实现爬升。这个装置利用了塔筒的铁质面特性进行吸附固定与爬升，但是对于非铁质的塔筒就无法使用。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种风电塔筒维护机器人的上下行走机构，它具有轻量化，易于实现，成本低，对作业场地及爬升工作面无特殊要求等特点。
[0004]本实用新型的目的是这样实现的:一种风电塔筒维护机器人的上下行走机构，包括机器人作业平台、作业平台牵引机构和地面作业平台；其中，
[0005]所述机器人作业平台包括一支架、机器人执行机构、上下爬行机构和平台吸附装置;所述支架包括侧面开设一穿孔的基体、两根固定在基体的上端面的立杆、一固定在所述立杆的上端的横向移动导轨、一穿插在所述基体的穿孔中的弹性连接杆和一连接在基体的背面并安装一绳索吊环的吊块;所述机器人执行机构安装在所述横向移动导轨上;所述上下爬行机构为三个一一对应地且同水平高度地安装在所述基体上和弹性连接杆的两端并且无动力驱动的履带底盘，该履带的材料为带有铁磁性材料或高粘性材料;所述平台吸附装置分别安装在所述支架的中部和弹性连接杆的两头；
[0006]所述作业平台牵引机构包括固定吊架、伸缩悬臂和伺服起重机构;所述固定吊架的上端安装在所述风电的机舱吊装口，该固定吊架的中部安装一上定滑轮;所述伸缩悬臂横向连接在所述固定吊架的下端，该伸缩悬臂的前部安装一下定滑轮，并且该伸缩悬臂的前端还安装一定位吸附装置和传感器;所述伺服起重机构包括安装在所述风电的机舱内的卷轴电机、连接在卷轴电机的输出轴上的牵引绳索卷轴及一根一头固定在所述机器人作业平台上的绳索吊环上、另一头依次绕过下定滑轮、上定滑轮后固定在牵引绳索卷轴上的柔性牵引绳索；
[0007]所述地面作业平台置于风电的承台上或者塔筒的近处地面，该地面作业平台包括机器人控制装置和工作材料输送系统，所述机器人控制装置分别通过电缆与所述机器人执行机构、卷轴电机、传感器、平台吸附装置和定位吸附装置信号连接;所述工作材料输送系统通过柔性输送管道与所述机器人执行机构连接，该工作材料输送系统包括安装在柔性输送管道上并与所述机器人控制装置信号连接的材料输送栗和电磁阀。
[0008]上述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其中，所述伸缩悬臂通过一驱动电机实现伸缩，该驱动电机与所述机器人控制装置信号连接。
[0009]上述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其中，所述卷轴电机为步进电机或者伺服电机。
[0010]上述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其中，所述平台吸附装置和定位吸附装置均为高强度电磁铁或柔性真空吸盘。
[0011]上述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其中，所述横向移动导轨为具有弹性的抱箍并且可折叠。
[0012]上述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其中，所述弹性连接杆可折叠。
[0013]上述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其中，所述机器人控制装置包括实时可视成像系统。
[0014]本实用新型的风电塔筒维护机器人的上下行走机构具有以下优点:
[0015]I)结构简单，使用的每一种机构和装置均是成熟技术，所以容易实现，没有理论上的风险；
[0016]2)成本极低，不需要使用特种材料或复杂机构，并且便于拆装、工作效率高，有利于大面积推广使用；
[0017]3)对作业场地及爬升工作面无特殊要求，还适合用于风电塔筒维护作业时输送仪器、物料的载体；
[0018]4)定位精度高，可精确定位小面积缺损进行修复作业;可大幅降低劳动人员劳动强度，避免人身安全事故。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的风电塔筒维护机器人的上下行走机构的结构示意图；
[0020]图2a是本实用新型的风电塔筒维护机器人的上下行走机构中的机器人作业平台的正视图；
[0021]图2b是图2a的A-A向视图；
[0022]图2c是图2a的B-B向视图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0024]请参阅图1和图2，风电包括承台11、塔筒12和机舱13，机舱13的底壁上设有吊装口14ο
[0025]本实用新型的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，包括机器人作业平台2、作业平台牵引机构3和地面作业平台4。
[0026]机器人作业平台2包括支架、机器人执行机构26、上下爬行机构27和平台吸附装置28;其中:
[0027]支架包括侧面开设一穿孔的基体20、两根固定在基体20的上端面的立杆21、一根固定在立杆21的上端的横向移动导轨22、一根穿插在基体20的穿孔中的弹性连接杆23和一个连接在基体20的背面的吊块25，该吊块25的上端面安装一绳索吊环24;横向移动导轨22为弹性抱箍并且可折叠;弹性连接杆23也可折叠；
[0028]机器人执行机构26安装在横向移动导轨22上；
[0029]上下爬行机构27为三个无动力驱动的履带底盘，该三个履带底盘的履带由多块带有铁磁性的材料或高粘性的材料制成，该三个履带底盘一一对应地且同水平高度地安装在基体20上和弹性连接杆23的两端；
[0030]平台吸附装置28也有三个并均为高强度电磁铁或柔性真空吸盘，该三个平台吸附装置28—一对应地安装在弹性连接杆23的两头和两根立杆21的中部之间。
[0031]作业平台牵引机构3包括固定吊架30、伸缩悬臂31和伺服起重机构;其中:
[0032]固定吊架30的上端安装在风电的机舱吊装口14，该固定吊架30的中部安装一上定滑轮35;
[0033]伸缩悬臂31横向连接在固定吊架30的下端，该伸缩悬臂31安装在一驱动电机32的输出轴上，通过该驱动电机32的驱动实现伸缩;该伸缩悬臂31的前部安装一下定滑轮33，并且该伸缩悬臂31的前端还安装一定位吸附装置34和传感器；
[0034]伺服起重机构包括安装在风电的机舱13内的卷轴电机36、连接在卷轴电机36的输出轴上的牵引绳索卷轴37及一根卷绕在牵引绳索卷轴37上的柔性牵引绳索38，该柔性牵引绳索38的一头固定在机器人作业平台2上的绳索吊环24上、另一头依次绕过下定滑轮33、上定滑轮35后固定在牵引绳索卷轴37上;卷轴电机36为步进电机或者伺服电机。
[0035]地面作业平台4置于风电的承台11上或者塔筒的近处地面，该地面作业平台4包括机器人控制装置40和工作材料输送系统，其中:
[0036]机器人控制装置40通过供电和控制总信号电缆41分别与机器人执行机构26、卷轴电机36、触觉传感器、平台吸附装置28和定位吸附装置34信号连接，该机器人控制装置40还包括实时可视成像系统；
[0037]工作材料输送系统通过柔性输送管道42与机器人执行机构26连接，该工作材料输送系统包括安装在柔性输送管道42上并与机器人控制装置40信号连接的材料输送栗和电磁阀。
[0038]本实用新型的风电塔筒维护机器人的上下行走机构的工作原理及流程:
[0039]I)通过风电的偏航系统使机舱13的吊装口 14定位在塔筒12需要维护修复的位置上方；
[0040]2)将作业平台牵引机构3安装在吊装口 14，将伸缩悬臂31伸出吊装口 14并使伸缩悬臂31的前端朝着塔筒12的方向；
[0041]3)通过驱动电机32使伸缩悬臂31伸出，直至位于伸缩悬臂31前端的传感器察觉到此悬臂接触到了塔筒12，然后启动定位吸附装置34，将伸缩悬臂31的前端固定在塔筒12的表面，藉此固定了机器人作业平台2的工作位置；
[0042]4)将柔性牵引绳索38放下，并分别绕过上定滑轮35和下定滑轮33后固定在机器人作业平台2上的绳索吊环24上；
[0043]5)先通过卷轴电机36及柔性牵引绳索38调整机器人作业平台2的高度至需要维护修复处，再启动平台吸附装置28使机器人作业平台2贴紧固定在塔筒12的表面上；
[0044]6)通过地面作业平台I的机器人控制装置40控制机器人执行机构26进行塔筒12的修复工作；同时在修复过程中，控制工作材料输送系统给机器人执行机构26提供工作材料；
[0045]7)修复完成后，关闭平台吸附装置28，将机器人作业平台2放下至塔筒12的底部，取下柔性牵引绳索38，通过卷轴电机36将柔性牵引绳索38收回；
[0046]8)关闭定位吸附装置34，启动驱动电机32将伸缩悬臂31收回，将整个装置拆除，完成作业。
[0047]以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。
【主权项】
1.一种风电塔筒维护机器人的上下行走机构，包括机器人作业平台、作业平台牵引机构和地面作业平台；其特征在于， 所述机器人作业平台包括一支架、机器人执行机构、上下爬行机构和平台吸附装置;所述支架包括侧面开设一穿孔的基体、两根固定在基体的上端面的立杆、一固定在所述立杆的上端的横向移动导轨、一穿插在所述基体的穿孔中的弹性连接杆和一连接在基体的背面并安装一绳索吊环的吊块;所述机器人执行机构安装在所述横向移动导轨上;所述上下爬行机构为三个一一对应地且同水平高度地安装在所述基体上和弹性连接杆的两端并且无动力驱动的履带底盘，该履带的材料为带有铁磁性材料或高粘性材料;所述平台吸附装置分别安装在所述支架的中部和弹性连接杆的两头； 所述作业平台牵引机构包括固定吊架、伸缩悬臂和伺服起重机构;所述固定吊架的上端安装在所述风电的机舱吊装口，该固定吊架的中部安装一上定滑轮;所述伸缩悬臂横向连接在所述固定吊架的下端，该伸缩悬臂的前部安装一下定滑轮，并且该伸缩悬臂的前端还安装一定位吸附装置和传感器;所述伺服起重机构包括安装在所述风电的机舱内的卷轴电机、连接在卷轴电机的输出轴上的牵引绳索卷轴及一根一头固定在所述机器人作业平台上的绳索吊环上、另一头依次绕过下定滑轮、上定滑轮后固定在牵引绳索卷轴上的柔性牵引绳索； 所述地面作业平台置于风电的承台上或者塔筒的近处地面，该地面作业平台包括机器人控制装置和工作材料输送系统，所述机器人控制装置分别通过电缆与所述机器人执行机构、卷轴电机、传感器、平台吸附装置和定位吸附装置信号连接;所述工作材料输送系统通过柔性输送管道与所述机器人执行机构连接，该工作材料输送系统包括安装在柔性输送管道上并与所述机器人控制装置信号连接的材料输送栗和电磁阀。2.根据权利要求1所述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其特征在于，所述伸缩悬臂通过一驱动电机实现伸缩，该驱动电机与所述机器人控制装置信号连接。3.根据权利要求1所述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其特征在于，所述卷轴电机为步进电机或者伺服电机。4.根据权利要求1所述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其特征在于，所述平台吸附装置和定位吸附装置均为高强度电磁铁或柔性真空吸盘。5.根据权利要求1所述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其特征在于，所述横向移动导轨为具有弹性的抱箍并且可折叠。6.根据权利要求1所述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其特征在于，所述弹性连接杆可折叠。7.根据权利要求1所述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其特征在于，所述机器人控制装置包括实时可视成像系统。
【文档编号】B62D57/024GK205554359SQ201620327562
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】沈怡君, 沈维, 汪潮, 吴嘉懿, 汪翼理
【申请人】上海叠泉信息科技有限公司