一种风机塔筒油泥清洗爬壁机器人的制作方法

本发明涉及风机塔筒清洗机器人领域，具体的涉及一种风机塔筒油泥清洗爬壁机器人。

背景技术：

风力发电机组结构复杂，其内部的齿轮箱和发电机组，常年需要加注润滑油和润滑脂进行维护从而在机舱内部产生大量的油污，而油污又通常会从风电机组发电机舱与塔筒之间的缝隙渗透出来形成油泥，从而会对风机塔筒的外壁形成污染，随着风电机组运行时间越来越长，油泥污染的情况日益严重，不仅影响风电机组的美观，油泥还会对塔筒的油漆表面产生破坏，从而使得塔筒表面更容易出现腐蚀生锈，大面积的油泥会让整个塔筒的表面在没有油漆的防护下，常年暴露在风吹日晒中，使得塔筒的结构强度和寿命降低，甚至出现塔筒因为应力变形等原因而出现塔筒倒塌的风险。

目前市面上缺少能够代替人工清洁塔筒表面油泥的攀爬机器人，并且通过清洗液清洗塔筒表面油泥时会产生大量的污水，如果攀爬机器人不能避免清洁过程中污水滴落在机器人本体上，会对机器人的材料和元器件造成极大的污染，这也是设计中需要解决的问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种能够在风机塔筒表面进行爬壁作业、带油泥清洗装置、并且能够避免清洁过程中污水污染机器人本体的风机塔筒油泥清洗爬壁机器人。

本发明采用的技术方案是：

一种风机塔筒油泥清洗爬壁机器人，包括：安装支架、设置在安装支架上的油泥清洗装置、水箱组件、中控系统、永磁履带驱动装置，所述油泥清洗装置位于安装支架的上方，所述水箱组件通过管道与油泥清洗装置相连以用于提供清洗液；所述永磁履带驱动装置包括结构相同的左侧永磁履带驱动装置和右侧永磁履带驱动装置，分别安装在安装支架的两侧并与中控系统电性连接以用于形成双履带驱动的底盘结构，所述油泥清洗装置的下方安装有吸污海绵以用于吸附污水，避免永磁履带驱动装置和中控系统受到污染。

进一步的，所述永磁履带驱动装置包括履带机构支撑座、从动轮机构、驱动轮机构、永磁履带链条和驱动电机；所述从动轮机构、驱动轮机构分别安装在履带机构支撑座的两端，所述驱动轮机构通过永磁履带链条与从动轮机构相连以用于形成履带传动结构，所述驱动电机通过减速器与驱动轮机构相连以用于提供履带驱动力，所述履带机构支撑座通过履带机构支撑杆与中控系统侧边可转动连接，以用于适应风机塔筒表面的弧度。

进一步的，所述永磁履带驱动装置还包括用于增强吸附力的磁力加强链，所述磁力加强链位于永磁履带链条吸附塔筒一面的上方，磁力加强链底部设置有用于使永磁履带链条穿过的凹槽，所述永磁履带链条与磁力加强链同侧的磁极磁性相同，以用于使磁力加强链和永磁履带链条的磁场叠加提高磁吸附力，所述履带机构支撑座内安装有永磁履带支撑滑动块，所述永磁履带支撑滑动块紧贴永磁履带链条远离吸附塔筒一面的底部，以用于使永磁履带链条在运转的过程中始终保持平直。

进一步的，所述驱动轮机构包括驱动轮和驱动轮固定支架，所述驱动轮安装在驱动轮固定支架内，驱动轮远离减速器的一端安装有驱动端轴承盖板，所述减速器、驱动端轴承盖板皆安装在驱动轮两端的驱动轮固定支架上以用于形成刚性结构，驱动轮内侧的驱动轮固定支架上还安装有上支撑滑轮组和下支撑滑轮组，所述上支撑滑轮组位于下支撑滑轮组的上方，上支撑滑轮组用于导向驱动轮顶部的永磁履带链条进入/脱离驱动轮，下支撑滑轮组用于导向驱动轮底部的永磁履带链条进入/脱离驱动轮。

进一步的，所述从动轮机构包括从动轮、活动端安装支架、从动轮调节活动支架，所述从动轮安装在从动轮调节活动支架内，所述活动端安装支架固定在履带机构支撑座上，所述从动轮调节活动支架通过线性滑杆与活动端安装支架相连，以用于调节从动轮与履带机构支撑座的距离，从动轮内侧的从动轮调节活动支架上还安装有上支撑滑轮组和下支撑滑轮组，所述上支撑滑轮组位于下支撑滑轮组的上方，上支撑滑轮组用于导向从动轮顶部永磁履带链条进入/脱离从动轮，下支撑滑轮组用于导向从动轮底部永磁履带链条进入/脱离从动轮；

所述活动端安装支架上还安装有履带张紧弹簧支座，所述履带张紧弹簧支座通过带压缩弹簧的线性导向轴连接至驱动轮机构，以用于适应永磁履带链条在越障时的弹性变形。

进一步的，所述中控系统包括控制箱、用于供电的电池箱，所述安装支架包括清洗装置支撑面板、若干中控支撑杆、履带装置固定支架，所述履带装置固定支架固定在若干中控支撑杆的中间以用于形成骨架结构并连接两侧的永磁履带驱动装置；所述清洗装置支撑面板安装于中控支撑杆的顶部，所述吸污海绵位于清洗装置支撑面板的前端，油泥清洗装置安装于清洗装置支撑面板的上方；

所述控制箱、电池箱皆安装在中控支撑杆上，所述控制箱与永磁履带驱动装置的控制端电性连接以用于控制其运行；所述控制箱和电池箱侧边皆开设有与中控支撑杆匹配的滑槽以用于使控制箱和电池箱沿中控支撑杆上下滑动便于拆装。

进一步的，所述水箱组件包括水箱、水箱支撑架和水箱支撑滚轮，所述水箱支撑架位于安装支架底部，水箱安装在水箱支撑架上，所述水箱支撑滚轮安装在水箱支撑架下方，以用于使水箱组件在运动时始终紧贴塔筒表面避免晃动。

进一步的，所述油泥清洗装置包括盘刷支架、安装在盘刷支架上的清洗液拖涂机构和若干盘刷组件，所述盘刷支架安装在安装支架的顶部，所述盘刷组件用于喷洒清洁液并洗刷塔筒表面，所述清洗液拖涂机构位于盘刷组件的上方，以用于使盘刷组件喷出的清洗液均匀涂抹在塔筒上；所述清洗液拖涂机构上方安装有橡胶刮板，以用于刮除塔筒表面的高粘性油泥。

进一步的，所述盘刷组件包括盘刷支撑滚轮、盘刷连接法兰、清洗盘刷和盘刷电机，所述盘刷电机与中控系统电性连接，盘刷电机通过盘刷连接法兰与清洗盘刷固定，所述盘刷支撑滚轮位于清洗盘刷内，盘刷支撑滚轮通过调节螺杆与盘刷连接法兰的前端相连，以用于调节盘刷支撑滚轮的前后距离，所述盘刷支撑滚轮通过滚动轴承与调节螺杆相连以用于使盘刷支撑滚轮不随盘刷旋转。

进一步的，所述盘刷支架包括用于安装盘刷组件的若干盘刷弹性固定支架、盘刷主支架、盘刷伸缩固定板，若干盘刷弹性固定支架分别通过摆动连杆与盘刷主支架连接成铰链结构，两侧的盘刷弹性固定支架通过气弹簧与盘刷主支架相连，以用于通过气弹簧的压力使两侧的盘刷组件能始终贴合塔筒；所述盘刷组件安装在盘刷伸缩固定板上，所述盘刷伸缩固定板通过带弹簧的滑移杆连接至盘刷弹性固定支架，以用于实现盘刷组件跨越障碍时的自适应伸缩变形；所述盘刷弹性固定支架上安装有清洗喷头和清洗液泵，所述清洗液泵分别连接清洗喷头和水箱组件以用于输送清洗液。

本发明的有益效果在于：

本技术方案通过两条永磁履带驱动装置形成的双履带底盘结构，能够使攀爬机器人稳定可靠的吸附至塔筒表面并且在塔筒表面进行爬壁行走，通过中控系统实现对于各组件的控制和供电，并且在安装支架上设置有油泥清洗装置和水箱组件来实现对塔筒表面油泥的清洗，能够以较高的效率完成塔筒表面的油泥清洗作业，同时在油泥清洗装置下面设置有吸污海绵，可以吸收清洁过程中的污水，避免污水落在中控系统以及永磁履带驱动装置上，防止攀爬机器人的零部件收到污染损坏。

附图说明

图1为本发明风机塔筒油泥清洗爬壁机器人的整体结构示意图；

图2为本发明中爬壁机器人动力部分的结构示意图；

图3为本发明中永磁履带驱动装置的外部结构示意图；

图4为本发明中永磁履带驱动装置的内部结构示意图；

图5为本发明中中控系统的结构示意图；

图6为本发明中电池箱的结构示意图；

图7为本发明中水箱组件的结构示意图；

图8为本发明中油泥清洗装置的结构示意图；

图9为本发明中盘刷组件的结构示意图；

图10为本发明中盘刷支架的结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

如图1-图2所示为本发明的一种风机塔筒油泥清洗爬壁机器人，包括：安装支架1、设置在安装支架1上的油泥清洗装置2、水箱组件3、中控系统4、永磁履带驱动装置5，中控系统4外的安装支架1上设置有外壳14以用于形成对内部元器件的保护；油泥清洗装置2位于安装支架1的上方；水箱组件3悬挂在安装支架1的底部，通过管道与油泥清洗装置2相连以用于提供清洗液；永磁履带驱动装置5包括结构相同的左侧永磁履带驱动装置5和右侧永磁履带驱动装置5，分别安装在安装支架1的两侧并于中控系统4电性连接以用于形成双履带驱动的底盘结构，油泥清洗装置2的下方安装有吸污海绵21，以用于吸附污水，避免永磁履带驱动装置5和中控系统4受到污染。

如图3-图4所示，永磁履带驱动装置5包括履带机构支撑座51、从动轮机构、驱动轮机构、永磁履带链条54和驱动电机55；从动轮机构、驱动轮机构分别安装在履带机构支撑座51的两端，驱动轮机构通过永磁履带链条54与从动轮机构相连，永磁履带链条54采用导磁履带片上安装强磁块的链式结构，驱动电机55通过减速器551与驱动轮机构相连，将履带驱动的动力传递至驱动机构内的驱动轮521，履带机构支撑座51通过履带机构支撑杆511与中控系统4侧边的履带装置固定支架13可转动连接，以用于适应风机塔筒表面的弧度。

为了加强在塔筒表面的磁吸附力，永磁履带驱动装置5还包括用于增强吸附力的磁力加强链56，磁力加强链56内部也设置有强磁块，安装于永磁履带链条54吸附塔筒一面的上方，磁力加强链56的两端分别固定在履带机构支撑座51底部两端的强磁链条安装底座上，使磁力加强链56拉直，磁力加强链56底部设置有用于使永磁履带链条54穿过的凹槽，永磁履带链条54与磁力加强链56同侧的磁极磁性相同，通过磁力加强链56的内部强磁块，能够对永磁履带链条54进行磁场强化，使其能够成倍的放大磁吸附力，达到稳定可靠的磁吸附效果，使得爬壁机器人能够牢固的吸附于风机塔筒表面。

优选的，履带机构支撑座51内安装有永磁履带支撑滑动块512，永磁履带支撑滑动块512紧贴永磁履带链条54远离吸附塔筒一面的底部，使得永磁履带链条54在运转的过程中，始终在履带支撑滑动块512表面进行限位的摩擦运动，从而使较长的永磁履带链条54在运行中也能始终能够保持平直状态。

驱动轮机构包括驱动轮521和驱动轮固定支架522，驱动轮521安装在驱动轮固定支架522内，驱动轮521远离减速器551的一端安装有驱动端轴承盖板523，由驱动轮轴承盖板523提供另一端的支撑，以保证传递大扭矩时的支撑强度，减速器551、驱动端轴承盖板523皆安装在驱动轮521两端的驱动轮固定支架522上以用于形成刚性结构。

优选的，驱动轮521内侧的驱动轮固定支架522上还安装有上支撑滑轮组571和下支撑滑轮组572，上支撑滑轮组571位于下支撑滑轮组572的上方，上支撑滑轮组571用于导向驱动轮521顶部的永磁履带链条54进入/脱离驱动轮521，下支撑滑轮组572用于导向驱动轮521底部的永磁履带链条54进入/脱离驱动轮521。

从动轮机构包括从动轮531、活动端安装支架532、从动轮调节活动支架533，从动轮531安装在从动轮调节活动支架533内，活动端安装支架532固定在履带机构支撑座51上，从动轮调节活动支架533通过线性滑杆与活动端安装支架532相连，通过线性滑杆上的螺栓来调整从动轮531与驱动轮521之间的安装距离，使永磁履带链条54安装好之后能够通过从动轮531的移动来调节链条的张紧。

优选的，从动轮531内侧的从动轮调节活动支架533上还安装有上支撑滑轮组571和下支撑滑轮组572，上支撑滑轮组571位于下支撑滑轮组572的上方，上支撑滑轮组571用于导向从动轮顶部永磁履带链条54进入/脱离从动轮531，下支撑滑轮组571用于导向从动轮底部永磁履带链条54进入/脱离从动轮531。

活动端安装支架532上还安装有履带张紧弹簧支座534，履带张紧弹簧支座534通过带压缩弹簧的线性导向轴连接至驱动轮固定支架522，从而将活动端安装支架532和驱动轮固定支架522连接成为滑动的整体，通过履带张紧弹簧支座20内的弹簧，自适应永磁履带链条54在越障时的弹性变形。

如图5所示，中控系统4包括控制箱41、用于供电的电池箱42，安装支架1包括清洗装置支撑面板11、四根中控支撑杆12、履带装置固定支架13，履带装置固定支架13固定在四根中控支撑杆12的中间以用于形成骨架结构并连接两侧的永磁履带驱动装置5；清洗装置支撑面板11安装于中控支撑杆12的顶部，吸污海绵21位于清洗装置支撑面板11的前端，油泥清洗装置2安装于清洗装置支撑面板11的上方。

其中，控制箱41、电池箱42皆安装在中控支撑杆12上，控制箱41和电池箱42侧边皆开设有与中控支撑杆12匹配的滑槽，能够在中控支撑杆12上滑动从而便于快拆，履带装置固定支架13上还安装有锁紧柱销15，将电池箱42滑入中控支撑杆12骨架内，通过锁紧柱销15对电池箱42进行锁定，防止电池箱42脱落，控制箱41上还安装有航插面板411，用于提供驱动电机55以及各类电器件的供电和通讯接口。

如图6所示，电池箱42正面安装有提手421、顶部设置有载流器422，载流器422用于在电池箱42锁定后连接至控制箱41，从而能够对设备进行供电，提手421可便于电池箱42的拆卸和搬运，同时电池箱42底部还设置有充电口423。

如图7所示，水箱组件3包括水箱31、水箱支撑架32、水箱支撑滚轮33、水箱固定面板34、水箱锁紧螺栓35，水箱固定面板34安装在中控支撑杆12的底部，水箱支撑架32通过水箱锁紧螺栓35固定在水箱固定面板34内的卡槽上，水箱31安装在水箱支撑架32内，水箱支撑滚轮33安装在水箱支撑架32下方，水箱31随着爬壁机器人进行运动的同时，水箱支撑滚轮33能够始终与塔筒表面接触，从而避免水箱31在高空的晃动，增强整体结构的稳定性。

如图8所示，针对油泥难清洗的特点，本实施例采用的油泥清洗装置2，包括盘刷支架22、安装在盘刷支架22上的清洗液拖涂机构23和若干盘刷组件24，盘刷支架22安装在安装支架1的顶部，盘刷组件24用于喷洒清洁液并洗刷塔筒表面；清洗液拖涂机构23位于盘刷组件24的上方，可以采用海绵、布面刷头或者其他涂抹机构，作用是保持并吸收油泥清洗过程中喷出的清洗液，使其在运动的过程中能够均匀的涂抹至塔筒油污表面，可以有效去除油泥；清洗液拖涂机构23上方安装有橡胶刮板，能够在油泥清洗装置2跟随爬壁机器人运动的过程中，对塔筒表面的顽固高粘性油泥进行刮除，进一步提高去除油泥的效率。

如图9所示，盘刷组件24共三组，由盘刷支撑滚轮241、盘刷连接法兰242、清洗盘刷243、盘刷电机244、盘刷电机支架245，盘刷电机244通过插头连接至航插面板411，盘刷电机244通过盘刷连接法兰242与清洗盘刷243固定，从而形成对清洗盘刷243的驱动；盘刷支撑滚轮241位于清洗盘刷243内，盘刷支撑滚轮241通过调节螺杆246与盘刷连接法兰242的前端相连，通过调节螺杆246可调节盘刷支撑滚轮241的距离，使得清洗盘刷243的刷毛能够通过盘刷支撑滚轮241的限位，始终保持一定的压缩变形；盘刷支撑滚轮241通过滚动轴承与调节螺杆相连，使盘刷支撑滚轮241不跟随清洗盘刷243一起进行旋转运动，只进行上下的滚动支撑。

如图10所示，盘刷支架22包括用于安装盘刷组件24的三组盘刷弹性固定支架221、盘刷主支架222、盘刷伸缩固定板223，盘刷主支架222通过清洗装置支撑杆227和清洗装置固定底座228固定至清洗装置支撑面板11，三组盘刷弹性固定支架221通过两个摆动连杆224与盘刷主支架222连接成铰链结构，两侧的盘刷弹性固定支架221通过气弹簧225与盘刷主支架222相连，通过气弹簧的压力使两侧的盘刷弹性固定支架221能够绕摆动连杆224进行旋转，这样盘刷组件24可以自适应塔筒的直径变化，能够始终贴合塔筒，避免因为贴合不牢造成对塔筒表面油泥的清洁不彻底；盘刷组件24安装在盘刷伸缩固定板223上，盘刷伸缩固定板223通过带弹簧的滑移杆226连接至盘刷弹性固定支架221，通过滑移杆226上的弹簧能够在一定行程内伸缩变形，使得盘刷组件24在跨越障碍物的时候能够自动调节；盘刷弹性固定支架221上还安装有清洗喷头支架251，清洗喷头支架251上安装有清洗喷头25，清洗液泵26安装在盘刷弹性固定支架221的下方，清洗液泵26分别连接清洗喷头25和水箱组件3以用于输送清洗液。

为了便于人工实时观测清洗效果，盘刷主支架222上还安装有摄像头6，可实时的拍摄清洗后的照片和视频，用于评估清洗的效果。

综上，本技术方案通过两条永磁履带驱动装置5形成的双履带底盘结构，能够使攀爬机器人稳定可靠的吸附至塔筒表面并且在塔筒表面进行爬壁行走，通过中控系统4实现对于各组件的控制和供电，并且在安装支架1上设置有油泥清洗装置2和水箱组件3来实现对塔筒表面油泥的清洗，采用特殊结构的油泥清洗装置2，与塔筒表面贴合程度高，可以适应不同尺寸的塔筒表面，并且对于油泥的清洗效果好，能够以较高的效率完成塔筒表面的油泥清洗作业，同时在油泥清洗装置2下面设置有吸污海绵，可以吸收清洁过程中的污水，避免污水落在中控系统以及永磁履带驱动装置上，防止攀爬机器人的零部件收到污染损坏。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。