基于光线感应进行导向的爬行机器人的制作方法

本实用新型涉及电气维修技术领域，特别是涉及一种基于光线感应进行导向的爬行机器人。

背景技术：

发电机通常包括定子及穿设于定子内的转子，发电机投入使用后，需要定期将转子从定子中抽出(抽穿转子)，以便工作人员进入定子膛，进行一系列的检修和试验。抽穿转子的过程费时费力，以抽穿直径约2米、长度约15.38米、重量约244吨的转子为例，需要用到大型起吊设备，拆除大量部件，且需要多人协调作业，通常需要耗时5天，大约1100个工日。此外，转子长15.38米、直径2米，而与定子的气隙最小处仅58毫米，在抽出过程中很容易发生碰撞等问题损坏设备。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种在检修和试验时，能省时省力的基于光线感应进行导向的爬行机器人。

一种爬行机器人，用于放置于定子铁芯与转子铁芯之间的间隙内，以横跨于定子线圈槽或转子线圈槽上，包括：

第一单边机构，能吸附在所述定子铁芯或所述转子铁芯上，且能在所述定子铁芯或所述转子铁芯上移动；

第二单边机构，能吸附在所述定子铁芯或所述转子铁芯上，且能在所述定子铁芯或所述转子铁芯上移动；

连接机构，所述连接机构的两端分别与所述第一单边机构及所述第二单边机构连接；以及

导向机构，包括光发射器及光感应器，所述光发射器和光感应器两者的其中之一用于设于所述定子铁芯或所述转子铁芯的一端，另一个设于所述第一单边机构、所述第二单边机构或所述连接机构上，所述光感应器用于接收光发射器的信号并根据光感应器的接收部位判断的所述第一单边机构、所述第二单边机构或所述连接机构的偏转程度。

采用上述爬行机器人对定子组件与转子组件进行检修和试验，不需要抽穿转子组件，能省时省力，安全性更高。不需要抽穿转子，单次大修约节约5天，每次大修约节约1100人工日，可以有效消除抽穿转子碰坏设备的风险。而且通过设置导向机构可以使得爬行机器人移动路径大致为直线路径，从而可以便于以槽为单位进行检修和试验。

在其中一个实施例中，所述光发射器为激光发射器，所述光感应器为激光电子靶。

在其中一个实施例中，所述爬行机器人还包括测距机构，所述测距机构包括反射板及测距探头，所述反射板用于设于所述定子铁芯具有所述光发射器的一端，所述测距探头设于所述第一单边机构、所述第二单边机构或所述连接机构上，所述测距探头包括发射激光或超声波的发射组件以及用于接收所述反射板反射回来的激光或超声波的接收组件。

在其中一个实施例中，所述第一单边机构包括第一安装件及设于所述第一安装件上的第一吸附装置及第一驱动装置；

所述第二单边机构包括第二安装件及设于所述第二安装件上的第二吸附装置及第二驱动装置。

在其中一个实施例中，所述第一吸附装置的数目为两个，两个所述第一吸附装置分别设于所述第一安装件的两端，所述第一驱动装置设于所述第一安装件的中部；所述第二吸附装置的数目为两个，两个所述第二吸附装置分别设于所述第二安装件的两端，所述第二驱动装置设于所述第二安装件的中部。

在其中一个实施例中，所述第一吸附装置包括第一调节件以及设于所述第一调节件一端的第一吸附件，所述第一调节件设于所述第一安装件上，所述第一调节件能调控所述第一吸附件与所述定子铁芯或所述转子铁芯之间的间距，所述第二吸附装置包括第二调节件以及设于所述第二调节件一端的第二吸附件，所述第二调节件设于所述第二安装件上，所述第二调节件能调控所述第二吸附件与所述定子铁芯或所述转子铁芯之间的间距；

或者，所述第一吸附装置及所述第二吸附装置均为可控磁力的电磁线圈。

在其中一个实施例中，所述第一驱动装置包括第一驱动件、第一驱动轮、第一从动轮以及第一履带，所述第一驱动件设于所述第一安装件上，所述第一驱动轮与所述第一驱动件连接，所述第一从动轮设于所述第一安装件上，且所述第一从动轮至所述第一驱动轮的方向与所述第一安装件的延伸方向相同，所述第一履带套设于所述第一驱动轮及所述第一从动轮上，并与所述第一驱动轮及所述第一从动轮传动连接；

所述第二驱动装置包括第二驱动件、第二驱动轮、第二从动轮以及第二履带，所述第二驱动件设于所述第二安装件上，所述第二驱动轮与所述第二驱动件连接，所述第二从动轮设于所述第二安装件上，且所述第二从动轮至所述第二驱动轮的方向与所述第二安装件的延伸方向相同，所述第二履带套设于所述第二驱动轮及所述第二从动轮上，并与所述第二驱动轮及所述第二从动轮传动连接。

在其中一个实施例中，所述第一驱动轮及所述第一从动轮与所述第一履带啮合，所述第二驱动轮及所述第二从动轮与所述第二履带啮合。

在其中一个实施例中，所述第一单边机构还包括设于所述第一吸附装置靠近与所述定子铁芯或所述转子铁芯一侧的第一平面保护片以及与所述第一平面保护片呈夹角设置的第一斜面保护片，所述第一斜面保护片位于所述第一安装件与所述第一平面保护片之间；

所述第二单边机构还包括设于所述第一吸附装置靠近与所述定子铁芯或所述转子铁芯一侧的第一平面保护片以及与所述第一平面保护片呈夹角设置的第一斜面保护片，所述第一斜面保护片位于所述第一安装件与所述第一平面保护片之间。

在其中一个实施例中，所述爬行机器人还包括与所述第一单边机构电气连接的第一电缆以及与所述第二单边机构电气连接的第二电缆，所述第一电缆远离所述第一单边机构的一端及所述第二电缆远离所述第二单边机构的一端用于与外部设备电气连接，且所述第一电缆及所述第二电缆与所述连接机构固定连接。

附图说明

图1为一实施方式的爬行机器人位于定子组件与转子组件之间的间隙的结构示意图；

图2为一实施方式的爬行机器人吸附于定子铁芯上的结构示意图；

图3为一实施方式的导向机构的结构示意图；

图4为一实施方式的爬行机器人的结构示意图；

图5为图4中的单边机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对基于光线感应进行导向的爬行机器人进行进一步说明。

如图1所示，发电机包括定子组件10及转子组件20。定子组件10在周向上围成一圈，整体呈筒状结构，图1中仅示出周向上的一部分。转子组件20整体呈柱状结构，并穿设于定子组件10中，图1中也仅示出转子组件20的一部分。定子组件10包括定子铁芯12、定子线圈14以及定子槽楔16。定子铁芯12上开设有定子线圈槽12a，定子线圈14设于定子线圈槽12a内，定子槽楔16将定子线圈14压紧于定子线圈槽12a内。在本实施方式中，定子线圈槽12a沿定子铁芯12的延伸方向(第一方向，轴向)延伸，从定子铁芯12的一端延伸至定子铁芯12的另一端。定子线圈槽12a的数目为多个，多个定子线圈槽12a沿着定子铁芯12的周向间隔排布，从而使得定子铁芯12包括多条沿着定子铁芯12的周向间隔排布的定子铁条12b。

转子组件20包括转子铁芯22、转子线圈24以及转子槽楔26，转子铁芯22上开设有转子线圈槽22a，转子线圈24设于转子线圈槽22a内，转子槽楔26将转子线圈24压紧于转子线圈槽22a内。在本实施方式中，转子线圈槽22a沿转子铁芯22的延伸方向(第一方向)延伸，从转子铁芯22的一端延伸至转子铁芯22的另一端。转子线圈槽22a的数目为多个，多个转子线圈槽22a沿着转子铁芯22的周向间隔排布，也即转子铁芯22包括多条沿着转子铁芯22的周向间隔排布的转子铁条22b。其中，定子铁芯12与转子铁芯22导磁，而定子槽楔16与转子槽楔26不导磁。

爬行机器人30用于放置于定子组件10与转子组件20之间的间隙内，也即该爬行机器人30的尺寸较小，能进入定子组件10与转子组件20之间的间隙内。爬行机器人30用于横跨在定子线圈槽12a或转子线圈槽22a上。爬行机器人30包括第一单边机构32、第二单边机构32a以及连接机构34。第一单边机构32能吸附在定子铁芯12或转子铁芯22上，且能在定子铁芯12或转子铁芯22上移动。第二单边机构32a能吸附在定子铁芯12或转子铁芯22上，且能在定子铁芯12或转子铁芯22上移动。连接机构34两端分别与第一单边机构32及第二单边机构32a连接。

在使用上述爬行机器人30时，先将上述爬行机器人30放入定子组件10与转子组件20之间的间隙内，爬行机器人30横跨在定子线圈槽12a或转子线圈槽22a上，其中，连接机构34位于定子线圈槽12a或转子线圈槽22a上方，两个单边机构32分别吸附在该定子线圈槽12a或转子线圈槽22a的两侧的定子铁条12b或转子铁条22b上。由于第一单边机构32及第二单边机构32a可以吸附在定子铁芯12或转子铁芯22上，从而爬行机器人30可以固定于定子铁芯12或转子铁芯22的任一位置，而不会掉落。由于第一单边机构32及第二单边机构32a能分别移动，当第一单边机构32与第二单边机构32a的移动速度相同时，爬行机器人30可以走直线，而当第一单边机构32与第二单边机构32a的移动速度不相同时，爬行机器人30可以转向。从而爬行机器人30可以移动到定子铁芯12或转子铁芯22的任一位置。

当在爬行机器人30上配置一些用于检修和试验定子组件10与转子组件20的机构时，例如，配置高清麦克风以及敲打定子槽楔16或转子槽楔26的敲打锤，通过声音分析，即可对不同部位的定子槽楔16或转子槽楔26的松紧度进行试验。采用上述爬行机器人30对定子组件10与转子组件20进行检修和试验，不需要抽穿转子组件20，能省时省力，安全性更高。不需要抽穿转子，单次大修约节约5天，每次大修约节约1100人工日，可以有效消除抽穿转子碰坏设备的风险。

由于定子铁芯12表面各处的光滑程度存在差异，转子铁芯22表面各处的光滑程度也存在差异，而且左右两侧的第一单边机构32及第二单边机构32a的移动速度也会存在差异，当爬行机器人30长距离爬行后(定子铁芯12的长度约8米左右)，爬行机器人30就会出现跑偏的现象。而发电机的定、转子检修通常以槽为单位，例如：沿第一槽直线进行，完成后再进行第二槽的检修和试验。使机器人沿发电机的槽自动前进而不跑斜、跑到另一槽就显得很重要。

为了解决上述问题，如图2及图3所示，在本实施方式中，爬行机器人30还包括导向机构36。导向机构36包括光发射器36a及光感应器36b，光发射器36a及光感应器36b两者的其中之一用于设于定子铁芯12或转子铁芯22的一端，另一个设于第一单边机构32、第二单边机构32a或连接机构34上，光感应器36b用于接收光发射器36a的信号并根据光感应器36a的接收部位判断的第一单边机构32、第二单边机构32a或连接机构34的偏转程度。

具体的，在本实施方式中，光发射器36a设于定子铁芯12的一端。光感应器36b包括沿第一单边机构32至第二单边机构32a的方向排布的第一感应区362、中心感应区364及第二感应区366。光感应器36b设于连接机构34上，且在第一单边机构32至第二单边机构32a的方向上，中心感应区364位于爬行机器人30的端面的中部。从定子组件10的一端，将爬行机器人30放置于定子铁芯12(定子铁条12b)上，并调整好第一单边机构32及第二单边机构32a的位置后，此时，中心感应区364位于定子线圈槽12a中部。在定子组件10的另一端调整光发射器36a的位置，使得光发射器36a与中心感应区364正对后，将光发射器36a固定，此时，光发射器36a发射的激光被中心感应区364感应。爬行机器人30在爬行过程中，当爬行机器人30向左(向第一单边机构32)跑偏一定距离后，光发射器36a发射的激光被第二感应区366感应，此时，可以通过减慢第一单边机构32的移动速度(第二单边机构32a的移动速度不变)，直至光发射器36a发射的激光被中心感应区364感应时，再使得第一单边机构32与第二单边机构32a以相同的速度移动。通过设置导向机构36可以使得爬行机器人30移动路径大致为直线路径。具体的，在本实施方式中，光发射器36a为激光发射器，光感应器36b为激光电子靶。激光电子靶为射击比赛或军事射击训练中常用的靶。

进一步，爬行机器人30还包括测距机构37。测距机构37包括反射板37a及测距探头37b。反射板37a用于设于定子铁芯12具有光发射器36a的一端。测距探头37b设于第一单边机构32、第二单边机构32a或连接机构34上，测距探头37b包括发射激光或超声波的发射组件以及用于接收反射板反射回来的激光或超声波的接收组件。当爬行机器人30从一端朝着具有反射板37a的一端爬行时，测距探头37b测得反射板37a与测距探头37b之间的距离逐渐变小，当反射板37a与测距探头37b之间的距离为预设距离(反射板37a与定子铁芯12之间的距离)时，可以认为一槽的检修或试验结束，此时可以自动或手动控制爬行机器人30停止移动，防止爬行机器人30从铁芯上掉落下来。如果需要进行下一槽的检修或试验，此时可以自动或手动控制爬行机器人30转向。

反射板37a与光发射器36a位于定子铁芯12的同一端，可以避免，当测距探头37b包括发射激光的发射组件时，发射组件发射的激光与光发射器36a发射的激光相互干扰。进一步，在本实施方式中，反射板37a与光发射器36a连接，测距探头37b与光感应器36b连接，从而光发射器36a与反射板37a可以同时固定。

在本实施方式中，第一单边机构32与第二单边机构32a的结构一样，为了避免重复，下面只对第一单边机构32进行详细介绍，而且用单边机构32替代第一单边机构32。

如图4及图5所示，单边机构32包括安装件100、吸附装置200及驱动装置300。吸附装置200设于安装件100上，且吸附装置200能吸附于定子铁芯12或转子铁芯22上。驱动装置300设于安装件100上，能驱动吸附于定子铁芯12或转子铁芯22上的单边机构32在定子铁芯12或转子铁芯22上移动，也即驱动装置300为单边机构32的动力源。

需要说明的是，吸附装置200能使得爬行机器人30在径向(第二方向)牢固的吸附于定子铁芯12或转子铁芯22上，不会掉落，而驱动装置300能使爬行机器人30在横向(第一方向)上移动，且在移动的过程中，爬行机器人30一直吸附于定子铁芯12或转子铁芯22上，不会掉落。以爬行机器人30位于定子铁芯12或转子铁芯22顶部(爬行机器人30位于圆的顶部)为例，爬行机器人30的重力竖直向下，爬行机器人30受到吸附装置200竖直向上的吸附力，吸附力大于重力，从而爬行机器人30不会掉落，而当驱动装置300提供的驱动力大于吸附力带来的摩檫力时，爬行机器人30即可以在横向(第一方向)上移动。

在本实施方式中，吸附装置200的数目为两个，两个吸附装置200分别设于安装件100的两端。驱动装置300设于安装件100的中部。如此，可以使得爬行机器人30在径向(第二方向)牢固的吸附于定子铁芯12或转子铁芯22上，不会掉落，同时可以使得爬行机器人30在横向(第一方向)的移动阻力较小，从而可以快速移动。

进一步，在本实施方式中，吸附装置200包括调节件210以及设于调节件210一端的吸附件220。调节件210设于安装件100上，调节件210能调控吸附件220与定子铁芯12或转子铁芯22之间的间距。在使用上述爬行机器人30时，可以通过调节调节件210，使得吸附件220尽量靠近定子铁芯12或转子铁芯22，但吸附件220不直接与定子铁芯12或转子铁芯22接触，吸附件220与定子铁芯12或转子铁芯22之间存在间距。如此，可以使得爬行机器人30在径向(第二方向)牢固的吸附于定子铁芯12或转子铁芯22上，还能避免吸附件220因直接与定子铁芯12或转子铁芯22接触而存在较大的摩檫力，有利于减小爬行机器人30在横向(第一方向)的移动阻力。在本实施方式中，吸附件220为永磁铁。在其他实施方式中，也可以采用可控磁力的电磁线圈替代上述调节件210及吸附件220。

具体的，在本实施方式中，安装件100上设有通孔，调节件210包括螺杆212及螺母214，螺杆212穿设于通孔上，螺母214套设于螺杆212上，吸附件220设于螺杆212一端的端面上，且吸附件220与螺母214分别位于安装件100相对的两侧。优选的，在本实施方式中，螺母214为自锁螺母，可以避免螺母214因振动等原因而出现自行松脱的问题，避免螺母214、螺杆212等元件掉落至发电机内部。

在本实施方式中，驱动装置300包括驱动件、驱动轮310、从动轮320以及履带330。驱动件设于安装件100上，驱动轮310与驱动件连接，从动轮320设于安装件100上，且从动轮320至驱动轮310的方向与安装件100的延伸方向相同，履带330套设于驱动轮310及从动轮320上，并与驱动轮310及从动轮320传动连接。驱动装置300工作时，驱动件带动驱动轮310转动，驱动轮310带动履带330转动，履带330带动从动轮320转动，从而实现履带330在定子铁芯12或转子铁芯22上爬行，进而实现爬行机器人10在定子铁芯12或转子铁芯22上爬行。通过履带330在定子铁芯12或转子铁芯22上爬行，接触面积大，可以避免损坏定子铁芯12或转子铁芯22。

进一步，在本实施方式中，从动轮320的数目为两个，驱动轮310位于两个从动轮320之间。驱动轮310及从动轮320分别与履带330啮合，从而可以避免出现打滑的现象，保证爬行机器人10稳定爬行。具体的，在本实施方式中，驱动轮310与从动轮320的外表面，以及履带330的内表面上均设有浅齿，驱动轮310及从动轮320分别与履带330通过浅齿啮合。在本实施方式中，从动轮320上设有编码器，从而可以获得爬行机器人30的行走距离。

进一步，在本实施方式中，爬行机器人30还包括设于吸附装置200靠近定子铁芯12或转子铁芯22一侧的平面保护片410。设置平面保护片410可以避免爬行机器人30在爬行时，吸附装置200划伤定子铁芯12或转子铁芯22。由于定子铁芯12的内表面以及转子铁芯22的外表面均为弧面，在转向时，吸附装置200容易碰到定子铁芯12或转子铁芯22，为了保护铁芯，在本实施方式中，爬行机器人30还包括与平面保护片410呈夹角设置的斜面保护片420，斜面保护片420位于安装件100与平面保护片410之间。具体的，在实施方式中，平面保护片410与斜面保护片420一体成型，为耐磨塑料。

进一步，在本实施方式中，爬行机器人30还包括与第一单边机构32电气连接的第一电缆38以及与第二单边机构32a电气连接的第二电缆39，第一电缆38远离第一单边机构32的一端及第二电缆39远离第二单边机构32a的一端用于与外部设备电气连接，且第一电缆38及第二电缆39与连接机构34固定连接。从而当爬行机器人30出现故障不能移动时，可以通过第一电缆38及第二电缆39将爬行机器人30从定子组件20与转子组件30的缝隙间拖拽出来。优选的，第一电缆38及第二电缆39内置有钢丝，第一电缆38及第二电缆39的抗拉强度大于5.0(每平方厘米可以抵抗的拉应力为5Mpa)。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。