一种风力机叶片涂层维护机器人及其维护方法技术

技术编号:20343405 阅读:25 留言:0更新日期:2019-02-16 09:37
本发明专利技术公开了一种风力机叶片涂层维护机器人及其维护方法,机器人包括:移动机构、吸附机构和基于3D打印技术的涂层修复机构;吸附机构安装在移动机构中部下表面位置,用于吸附在叶片表面;涂层修复机构安装在移动机构上用于进行风力机叶片修复;维护方法包括:无人机损坏检查,将数据传输至维护机器人;维护机器人吸附于叶片上,按照数据对损坏处进行喷涂修复,按照既定轨迹移动,对损坏处进行修复。本发明专利技术的优点在于:使修复变得简单易行,维护成本有效降低,在叶片损坏初期就能够进行及时的修复,并避免叶片维护人员的高空作业。在工作时的稳定性,保证修复精度。

【技术实现步骤摘要】
一种风力机叶片涂层维护机器人及其维护方法
本专利技术涉及风力机叶片维护
,特别涉及一种基于3D打印的风力机叶片涂层维护机器人及其维护方法。
技术介绍
风力发电机是风力发电的关键设备。由于风力发电场一般在海边、沙漠等环境恶劣的地区,因此易受海水、风沙等自然因素的腐蚀与破坏,而风力发电机中最关键的部件叶片,恰恰又是最容易受到破坏的。风力机叶片承担着将风能转换为风力机转子机械能的重要任务,是风力发电机正常运行的关键,所以叶片的工作状态会对风力机的性能和发电质量产生很大的影响,并且叶片工作的安全可靠性和能量转换效率对于整个风力机组的良好运行也十分的重要。随着风力发电机组装机容量的不断增大,可以说叶片的损伤对风力机组安全稳定运行构成了很大的潜在威胁,所以对叶片损伤进行及时的修复就变得非常的重要。但是利用传统的叶片维护方式对大型风力机叶片进行维护十分困难,大型风力发电机距离地面高度大,其高度可达几十米甚至上百米,传统的叶片维护方式,必须要用到大型的机械设备,不易维护且成本高昂,由此带来的问题是叶片的损伤不能够得到及时的修复,造成叶片损伤的进一步扩大,进而影响风力发电机的正常工作,同时,高空作业对人员安全的保障也比较困难。随着风力发电机组装机容量的不断增大,大型风力机叶片的日常维护成为目前迫切需要解决的任务。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的缺陷,提供了一种风力机叶片涂层维护机器人,能有效的解决上述现有技术存在的问题。为了实现以上专利技术目的,本专利技术采取的技术方案如下:一种风力机叶片涂层维护机器人,包括:包括移动机构、吸附机构、基于3D打印技术的涂层修复机构;所述移动机构包括:两个驱动轮1、“T”字型架体2、两个电机8和一个从动轮12;架体2由一横轴和连接横轴中部的纵轴组成;横轴左右两端下表面分别固定安装一电机8,电机8上安装驱动轮1;在纵轴尾端下表面设置从动轮12,从动轮12为万向轮;吸盘安装在架体2中部下表面位置,用于吸附在叶片表面;吸附机构包括:直流电机9、离心风扇10和吸盘14;离心风扇10用于产生负压,离心风扇10在直流电机9的驱动下持续的高速旋转,可持续排出吸盘14与叶片表面之间的空气,实现漏气和排气的平衡,产生稳定的负压,使机器人可靠的吸附于叶片表面;涂层修复机构为经过改造的3D打印机;涂层修复机构包括:打印头3、机械臂A4和机械臂B5机械臂底座6和喷涂材料卷料轮7;机械臂底座6安装在架体2头部,机械臂底座6与架体2之间为回转副;机械臂A4和机械臂B5之间连接,机械臂B5与机械臂底座6连接;打印头3与机械臂A4连接;在机械臂底座6后方的架体2表面安装喷涂材料卷料轮7,机械臂底座6可以在机器人架体上旋转,打印头3和机械臂A4之间为回转副,机械臂A4和机械臂B5之间为回转副;上述回转副都采用一个步进电机进行控制,可以进行灵活的移动,完成涂层修复任务;进一步地,吸盘14的材料为橡胶,吸盘14前端具有弹性,通过离心风扇10产生的负压力作用于吸盘前端,使其向吸盘中心收紧变形来填补叶片表面与吸盘之间的缝隙,但并不完全密封,允许一定的漏气量,以便机器人的正常移动;进一步地,另外,架体2上表面装有蓄电池11,在架体2下表面装有三个固定吸盘13,在机器人进行涂层修复时,固定吸盘13进行整体的吸附固定,移动过程中固定吸盘13不工作;固定吸盘13所需电力由蓄电池11提供。基于上述风力机叶片涂层维护机器人的维护方法,包括以下步骤:首先由经过无人机进行叶片涂层损坏检查,对于损坏处进行定位测量,记录数据,并将数据传输至维护机器人;将叶片维护机器人吸附于叶片上离心风扇工作,排除吸盘于叶片表面之间的空气,产生稳定负压,驱动轮1驱动机器人使其抵达预定位置,并利用固定吸盘13进行稳定的吸附,以确保在涂层修复机构在工作时的稳定性,保证修复精度。按照事先记录的数据对损坏处进行喷涂修复,打印头3根据已知数据,按照既定轨迹移动,对损坏处进行修复。与现有技术相比本专利技术的优点在于:使修复变得简单易行,维护成本有效降低,在叶片损坏初期就能够进行及时的修复,并避免叶片维护人员的高空作业。在工作时的稳定性,保证修复精度。附图说明图1本专利技术实施例风力机叶片涂层维护机器人的结构示意图;图2本专利技术实施例吸附机构的结构示意图;图3本专利技术实施例涂层修复机构的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图并列举实施例,对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示,一种基于3D打印的风力机叶片涂层维护机器人,包括:包括移动机构、吸附机构、基于3D打印技术的涂层修复机构;所述移动机构包括:两个驱动轮1、“T”字型架体2、两个电机8、一个从动轮12;架体2由一横轴和连接横轴中部的纵轴组成;横轴左右两端下表面分别固定安装一电机8,电机8上安装驱动轮1;考虑到叶片表面为复杂的曲面,故采用倒三轮式,在纵轴尾端下表面设置从动轮12,从动轮12为万向轮;吸附机构选用单吸盘真空负压吸附,安装于架体2中部位置,其优点是能有效的减小机器人的体积和重量,有利于机器人的高空修复作业;如图2所示,吸附机构包括:直流电机9、离心风扇10、吸盘14;吸盘安装在架体2中部下表面位置,用于吸附在叶片表面。离心风扇10用于产生负压,离心风扇10在直流电机9的驱动下持续的高速旋转,可持续排出吸盘14与叶片表面之间的空气,实现漏气和排气的平衡,产生稳定的负压,使机器人可靠的吸附于叶片表面;对于吸盘14的材料为橡胶,利用橡胶材料的弹性和相应的结构设计实现密封,吸盘14前端为弹性材料,通过离心风扇10产生的负压力作用于吸盘前端的弹性材料,使其向吸盘中心收紧变形来填补叶片表面与吸盘之间的缝隙,但并不完全密封,允许一定的漏气量,以便机器人的正常移动;基于3D打印的涂层修复机构为经过改造的3D打印机,如图3所示,涂层修复机构包括:打印头3、机械臂A4和机械臂B5机械臂底座6和喷涂材料卷料轮7;机械臂底座6安装在架体2头部,机械臂底座6与架体2之间为回转副;机械臂A4和机械臂B5之间连接,机械臂B5与机械臂底座6连接;打印头3与机械臂A4连接;在机械臂底座6后方的架体2表面安装喷涂材料卷料轮7,机械臂底座6可以在机器人架体上旋转,打印头3和机械臂A4之间为回转副,机械臂A4和机械臂B5之间为回转副;上述回转副都采用一步进电机进行控制,可以进行灵活的移动,完成涂层修复任务;另外,架体2上表面装有蓄电池11,在架体2下表面装有三个固定吸盘13,在机器人进行涂层修复时,固定吸盘13进行整体的吸附固定,移动过程中固定吸盘13不工作;固定吸盘13所需电力由蓄电池11提供。风力机叶片涂层维护机器人,具体工作方式如下:首先由经过特殊改造的无人机进行叶片涂层损坏检查,对于损坏处进行定位测量,记录数据,并将数据传输至维护机器人;将叶片维护机器人吸附于叶片上离心风扇工作,排除吸盘于叶片表面之间的空气,产生稳定负压,驱动轮1驱动机器人使其抵达预定位置,锁死机器人的移动机构,并利用固定吸盘13进行稳定的吸附,以确保在涂层修复机构在工作时的稳定性,保证修复精度。按照事先记录的数据对损坏处进行喷涂修复,打印头3根据已知数据,按照既定轨迹移动,对损坏处进行层层修复。本领域的普通技术人员将会意识到,这里所述的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力机叶片涂层维护机器人,其特征在于,包括:包括移动机构、吸附机构、基于3D打印技术的涂层修复机构;所述移动机构包括:两个驱动轮(1)、“T”字型架体(2)、两个电机(8)和一个从动轮(12);架体(2)由一横轴和连接横轴中部的纵轴组成;横轴左右两端下表面分别固定安装一电机(8),电机(8)上安装驱动轮(1);在纵轴尾端下表面设置从动轮(12),从动轮(12)为万向轮;吸盘安装在架体(2)中部下表面位置,用于吸附在叶片表面;吸附机构包括:直流电机(9)、离心风扇(10)和吸盘(14);离心风扇(10)用于产生负压,离心风扇(10)在直流电机(9)的驱动下持续的高速旋转,可持续排出吸盘(14)与叶片表面之间的空气,实现漏气和排气的平衡,产生稳定的负压,使机器人可靠的吸附于叶片表面;涂层修复机构为经过改造的3D打印机;涂层修复机构包括:打印头(3)、机械臂A(4)和机械臂B(5)机械臂底座(6)和喷涂材料卷料轮(7);机械臂底座(6)安装在架体(2)头部,机械臂底座(6)与架体(2)之间为回转副;机械臂A(4)和机械臂B(5)之间连接,机械臂B(5)与机械臂底座(6)连接;打印头(3)与机械臂A(4)连接;在机械臂底座(6)后方的架体(2)表面安装喷涂材料卷料轮(7),机械臂底座(6)可以在机器人架体上旋转,打印头(3)和机械臂A(4)之间为回转副,机械臂A(4)和机械臂B(5)之间为回转副;上述回转副都采用一个步进电机进行控制,可以进行灵活的移动,完成涂层修复任务。...

【技术特征摘要】
1.一种风力机叶片涂层维护机器人,其特征在于,包括:包括移动机构、吸附机构、基于3D打印技术的涂层修复机构;所述移动机构包括:两个驱动轮(1)、“T”字型架体(2)、两个电机(8)和一个从动轮(12);架体(2)由一横轴和连接横轴中部的纵轴组成;横轴左右两端下表面分别固定安装一电机(8),电机(8)上安装驱动轮(1);在纵轴尾端下表面设置从动轮(12),从动轮(12)为万向轮;吸盘安装在架体(2)中部下表面位置,用于吸附在叶片表面;吸附机构包括:直流电机(9)、离心风扇(10)和吸盘(14);离心风扇(10)用于产生负压,离心风扇(10)在直流电机(9)的驱动下持续的高速旋转,可持续排出吸盘(14)与叶片表面之间的空气,实现漏气和排气的平衡,产生稳定的负压,使机器人可靠的吸附于叶片表面;涂层修复机构为经过改造的3D打印机;涂层修复机构包括:打印头(3)、机械臂A(4)和机械臂B(5)机械臂底座(6)和喷涂材料卷料轮(7);机械臂底座(6)安装在架体(2)头部,机械臂底座(6)与架体(2)之间为回转副;机械臂A(4)和机械臂B(5)之间连接,机械臂B(5)与机械臂底座(6)连接;打印头(3)与机械臂A(4)连接;在机械臂底座(6)后方的架体(2)表面安装喷涂材料卷料轮(7),机械臂底座(6)可以在机器人架体上旋转,打印头(3)和机械臂A(4)之间为回...

【专利技术属性】
技术研发人员:岑海堂唐昊郭旺张丽杰李灵
申请(专利权)人:内蒙古工业大学
类型:发明
国别省市:内蒙古,15

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