一种可变框架结构的履带攀爬式风电塔清洗检测机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种可变框架结构的履带攀爬式风电塔清洗检测机器人，包括可变V型转角，推拉杆机构，清洗机构，塔筒永磁履带攀爬机构；所述可变V型转角和推拉杆机构组成多边框架结构，清洗机构和塔筒永磁履带攀爬机构相对于多边框架结构，两者同向均匀分布或异向均匀分布安装在可变V型转角和/或推拉杆机构上，至少有一处可变V型转角和推拉杆机构为拆装活动连接。本发明专利技术通过模块化的多边形可变框架结构来实现对风机塔筒的包围，并通过安装至多边形框架内的永磁履带攀爬机构来实现框架的攀爬功能，同时在此基础上通过安装至框架的清洗机构和成像机构来完成对风机塔筒的清洗和风机叶片的检测，是一种理想的风电机组维护机器人设备。

Crawler climbing type wind tower cleaning and detecting robot with variable frame structure

The invention discloses a caterpillar climbing robot detection of wind power tower cleaning type of a variable frame structure, including variable type V angle, push rod mechanism, a cleaning mechanism, the tower of permanent magnet caterpillar climbing mechanism; the variable type V angle and a push rod mechanism composed of a multilateral framework, cleaning mechanism and the tower of permanent magnet caterpillar climbing mechanism relative to the multilateral framework, both to uniform distribution or anisotropic uniform distribution is installed in the variable V angle and / or push rod mechanism, at least one variable type V angle and the push rod mechanism is movably connected with disassembly. Polygon variable the frame structure through the module to achieve the wind turbine tower surrounded, and through the installation to the polygon within the framework of permanent magnet caterpillar climbing mechanism to realize the function of climbing frame, and on the basis of this through the cleaning mechanism and imaging machine mounted to the frame structure to the completion of the wind turbine tower cleaning and the fan blade detection is a kind of ideal wind turbine equipment maintenance robot.

【技术实现步骤摘要】
一种可变框架结构的履带攀爬式风电塔清洗检测机器人
本专利技术涉及机器人
，特别涉及一种风机塔筒清洗和叶片检测机器人维护作业设备。
技术介绍
风力发电作为一种可再生的清洁能源，近年来得到了世界各国的大力推广。风力发电机组单机容量逐年递增，对风电机组的维护、塔筒的清洗以及对风机叶片的检测显得越来越重要。而风电机组的工作现场时常有风沙、雨雪等恶劣天气，风电机组一旦出现故障，轻则影响发电效率和发电厂的经济效益，重则造成风电机组损毁和巨大的经济损失，因此风电机组必须常年进行维护作业。风电厂为了降低风电机组的停机风险，每年都需定期对风机塔筒和叶片进行检测，而风电机组设备验收时，还需对风机塔筒进行清洗，而我国目前风机叶片的检测、塔筒的清洗一般大多数采用人工吊装作业，吊车作业、吊装设备作业等维护方式，存在着安全性低、劳动强度大、效率低下等一系列的问题。攀爬机器人能够替代人工进行攀爬作业，且能够安装检测、清洗、维护设备对作业对象进行维护作业，能够有效的解决风电机组维护目前采用人工作业所存在的安全、效率、成本等问题。而现有攀爬机器人技术还在不断完善中，如CN201610401323.0《一种履带式电力设备维修机器人》，包括履带支架A、履带支架B、从动辊轮、主动辊轮、伺服电机，所述的履带支架A为长方形平板结构，在履带支架A的两侧各设置两个铰支座A，所述的履带支架B由一块折弯的平板构成，折弯角为30°，履带支架B总共有2个，其与履带支架A通过铰支座A连接在一起；在履带支架A和履带支架B的上下两端分别安装有圆柱状的从动辊轮和主动辊轮，所述主动辊轮由伺服电机直接驱动，主动辊轮和从动辊轮之间使用橡胶履带传递动力；本专利技术通过三条橡胶履带攀爬电线杆，可以获得较大的摩擦力，从而可以轻松攀爬到电线杆顶部，减少了工人体力的消耗，提高了工作效率。CN201620390050.X《一种履带式多功能攀爬机器人》，本技术采用脚足式结构履带式，利用电磁吸盘吸附，从而实现机器人在墙上的行走。通过软管将地面的油漆或清洗液送至吸附在墙上的工作模块，从而实现粉刷或清洗功能，提高粉刷的速度和质量，解决了人工清洗劳动强度大、劳动效率低的问题。显然，CN201610401323.0由三条橡胶履带攀爬电线杆，是基于电线杆的有限直径和有限负载等方面而设计的；CN201620390050.X，采用脚足式结构履带式，利用电磁吸盘吸附，从而实现机器人在墙上的行走。履带式攀爬机器人本体通过真空吸盘贴合在墙壁上，由真空泵产生负压，通过导管连接到吸盘吸嘴，真空吸盘与墙壁间的空气被真空泵产生的负压吸出，进而吸盘紧密贴合贴合墙面，完成车体吸附在墙面的工作流程。从现有的中国专利公开的资料显示，永磁履带第一次出现在1998年，CN98110551.3《船罐焊缝自动爬行X射线探伤机》，探伤主机靠铰式软连接活动机架上的永磁履带吸附式链条传动爬行机构；最近的出现在2016年，CN201610187880.7《履带爬壁四自由度并联机器人》，其包括履带车和四自由度并联机器人；所述履带车包括矩形底盘，四个套，两个永磁履带机构，套与底盘均布固连，永磁履带机构与底盘对称联接，带动底盘沿磁性壁爬行。从相关的近100篇论文中也不难发现永磁履带及永磁履带机器人的应用正在不断扩大。本专利技术也是在从事这个方向的研发。特别是针对风力发电塔筒的结构特点，设计出一种即有利于攀爬、全径清洗、适应筒径变化的机器人，将是本专利技术的主要创造性劳动的体现形式，从而实现本专利技术目的。
技术实现思路
本专利技术目的就是针对风力发电机组的维护和检测作业需求，设计了一种能通过多边形可变框架结构和永磁吸附履带攀爬机构来进行塔筒攀爬作业，通过清洗机构和检测设备来完成风机塔筒清洗和叶片检测的风电塔清洗检测机器人。该机器人具有模块化、低成本、快速拆装、稳定可靠，攀爬速度快，负载能力强，且能适应风力发电塔塔身的上下塔筒直径变化的特点。本专利技术技术方案：一种可变框架结构的履带攀爬式风电塔清洗检测机器人，包括可变V型转角，推拉杆机构，清洗机构，塔筒永磁履带攀爬机构；所述可变V型转角和推拉杆机构组成多边框架结构，清洗机构和塔筒永磁履带攀爬机构相对于多边框架结构，两者同向均匀分布或异向均匀分布安装在可变V型转角和/或推拉杆机构上，至少有一处可变V型转角和推拉杆机构为拆装活动连接。进一步，推拉杆机构采用被动式伸缩调整结构或采用在动力装置作用下的主动式伸缩调整结构，推拉杆机构、清洗机构和塔筒永磁履带攀爬机构三者的动力装置设置时，采用独立设置、任意两者或三者统一设置并由传动机构传动；采用主动式伸缩调整结构时，各推拉杆机构中分别设有动力装置或由统一的动力装置经各传动机构传动至各推拉杆机构。更进一步，各推拉杆机构为同步伸缩控制。更进一步，各推拉杆机构中分别设有动力装置时，由电信号控制各动力装置同步工作；由统一的动力装置经各传动机构传动至各推拉杆机构时，由电信号控制各传动机构同步工作或由机械方式控制各传动机构同步工作。更进一步，由机械方式控制各传动机构同步工作时，传动机构为气压活塞结构，各推拉杆机构的气压活塞的气腔连通。进一步，多边框架在塔筒永磁履带攀爬机构的作用下，沿着塔筒的轴向上下运动或沿着风电塔的塔身螺旋向上向下运动，清洗采用定向方式、旋转方式或摆动方式，清洗机构的运动方向与多边框架运动方向垂直或与多边框架螺旋运动方向一至。进一步，多边框架结构为正多边框架结构，清洗机构分为主清洗机构和副清洗机构，主清洗机构设置在可变V型转角的支座上方，塔筒永磁履带攀爬机构设置在可变V型转角的支座内侧，副清洗机构设置在推拉杆机构上，主清洗机构和副清洗机构上下错位设置组成在不同筒径段下的塔筒圆周全覆盖清洗机构。进一步，可变V型转角包括V型套管支架、V型转角支座、V型套管和电动缸缸体，可变V型转角两侧分别设有V型套管和电动缸缸体，同一侧的两个上下分布的V型套管和一个位于中间的电动缸缸体分别与V型转角支座形成V型结构并通过V型套管固定支架固定，两侧的V型套管通过V型套管支架分别与V型转角支座连接构成V型框架的刚性整体单元，电动缸缸体为推拉杆机构的动力装置，通过多边形的各刚性整体单元及与推拉杆机构组成多边形框架结构。更进一步，电动缸缸体为推拉杆机构的动力装置，电动缸缸体由统一的电信号同步伸缩控制。进一步，推拉杆机构包括电动缸推拉轴、推拉导向轴和推拉杆支架，其中，两根推拉导向轴与电动缸推拉轴由推拉杆支架固定，推拉导向轴与V型套管连接，电动缸推拉轴与电动缸缸体连接，电动缸缸体为电动缸推拉轴的动力装置，推拉杆支架上还安装有检测摄像头，检测摄像头对叶片进行检测成像，副清洗机构安装在推拉杆支架。进一步，所述副清洗机构设有V型刷头清洗机构，所述主清洗机构设有两套V型刷头清洗机构；V型刷头清洗机构安装在清洗机构支架上，清洗机构支架由清洗支架齿条、清洗导向轴、清洗支架固定板组成，位于上方的清洗导向轴、位于底部的清洗安装轴、位于底部上方的清洗支架齿条及支架固定装置构成一刚性框架，V型刷头清洗机构安装在清洗导向轴上形成直线滑动连接关系，V型刷头清洗机构上的动力装置通过传动齿轮与清洗支架齿条啮合形成齿轮齿条驱动机构；所述副清洗机构的支架固定装置为两端部分别设有的两个清洗支架固定板，清洗安装轴安装在推拉杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变框架结构的履带攀爬式风电塔清洗检测机器人，包括可变V型转角（1），推拉杆机构（2），清洗机构，塔筒永磁履带攀爬机构（4）；其特征在于，所述可变V型转角（1）和推拉杆机构（2）组成多边框架结构，清洗机构和塔筒永磁履带攀爬机构（4）相对于多边框架结构，两者同向均匀分布或异向均匀分布安装在可变V型转角（1）和/或推拉杆机构（2）上，至少有一处可变V型转角（1）和推拉杆机构（2）为拆装活动连接。

【技术特征摘要】
1.一种可变框架结构的履带攀爬式风电塔清洗检测机器人，包括可变V型转角（1），推拉杆机构（2），清洗机构，塔筒永磁履带攀爬机构（4）；其特征在于，所述可变V型转角（1）和推拉杆机构（2）组成多边框架结构，清洗机构和塔筒永磁履带攀爬机构（4）相对于多边框架结构，两者同向均匀分布或异向均匀分布安装在可变V型转角（1）和/或推拉杆机构（2）上，至少有一处可变V型转角（1）和推拉杆机构（2）为拆装活动连接。2.根据权利要求1所述的一种可变框架结构的履带攀爬式风电塔清洗检测机器人，其特征在于，推拉杆机构（2）采用被动式伸缩调整结构或采用在动力装置作用下的主动式伸缩调整结构，推拉杆机构（2）、清洗机构和塔筒永磁履带攀爬机构（4）三者的动力装置设置时，采用独立设置、任意两者或三者统一设置并由传动机构传动；采用主动式伸缩调整结构时，各推拉杆机构（2）中分别设有动力装置或由统一的动力装置经各传动机构传动至各推拉杆机构（2）；各推拉杆机构（2）为同步伸缩控制；各推拉杆机构（2）中分别设有动力装置时，由电信号控制各动力装置同步工作；由统一的动力装置经各传动机构传动至各推拉杆机构（2）时，由电信号控制各传动机构同步工作或由机械方式控制各传动机构同步工作；由机械方式控制各传动机构同步工作时，传动机构为气压活塞结构，各推拉杆机构（2）的气压活塞的气腔连通。3.根据权利要求1或2所述的一种可变框架结构的履带攀爬式风电塔清洗检测机器人，其特征在于，多边框架在塔筒永磁履带攀爬机构（4）的作用下，沿着塔筒的轴向上下运动或沿着风电塔的塔身螺旋向上向下运动，清洗采用定向方式、旋转方式或摆动方式，清洗机构的运动方向与多边框架运动方向垂直或与多边框架螺旋运动方向一致。4.根据权利要求3所述的一种可变框架结构的履带攀爬式风电塔清洗检测机器人，其特征在于，多边框架结构为正多边框架结构，清洗机构分为主清洗机构（3）和副清洗机构，主清洗机构（3）设置在可变V型转角（1）的支座上方，塔筒永磁履带攀爬机构（4）设置在可变V型转角（1）的支座内侧，副清洗机构设置在推拉杆机构（2）上，主清洗机构（3）和副清洗机构上下错位设置组成在不同筒径段下的塔筒圆周全覆盖清洗机构。5.根据权利要求1或4所述的一种可变框架结构的履带攀爬式风电塔清洗检测机器人，其特征在于，可变V型转角（1）包括V型套管支架（14）、V型转角支座（15）、V型套管（17）和电动缸缸体（18），可变V型转角（1）两侧分别设有V型套管（17）和电动缸缸体（18），同一侧的两个上下分布的V型套管（17）和一个位于中间的电动缸缸体（18）分别与V型转角支座（15）形成V型结构并通过V型套管固定支架（16）固定，两侧的V型套管（17）通过V型套管支架（14）分别与V型转角支座（15）连接构成V型框架的刚性整体单元，电动缸缸体（18）为推拉杆机构（2）的动力装置，通过多边形的各刚性整体单元及与推拉杆机构（2）组成多边形框架结构。6.根据权利要求5所述的一种可变框架结构的履带攀爬式风电塔清洗检测机器人，其特征在于，推拉杆机构2包括电动缸推拉轴（8）、推拉导向轴（9）和推拉杆支架（10），其中，两根推拉导向轴（9）与电动缸推拉轴（8）由推拉杆支架（10）固定，推拉导向轴（9）与V型套管（17）连接，电动缸推拉轴（8）与电动缸缸体（18）连接，电动缸缸体（18）为电动缸推拉轴（8）的动力装置，推拉杆支架（10）上还安装有检测摄像头（5），检测摄像头（5）对叶片进行检测成像，副清洗机构安装在推拉杆支架（10）。7.根据权利要求4所述的一种可变框架结构的履带攀爬式风电塔清洗检测机器人，其特征在于，所述副清洗机构设有V型刷头清洗机构（7），所述主清洗机构（3）设有两...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭大军，肖坤洋，刘钢，熊科，李靖，欧阳志高，
申请(专利权)人：湖南沄耀中创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43