一种风力发电塔螺旋攀爬机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种风力发电塔螺旋攀爬机器人，所述机器人中心对称环抱风力发电塔外壁，经电机驱动摩擦轮在塔壁进行螺旋升降，其特征在于，包括环抱在风力发电塔外壁的框架以及对称式分布在框架上的四组角度调节机构、压紧机构和攀爬机构；所述角度调节机构，用于时刻调节螺旋轨迹的导程，在运行到锥度位置时，对称安装的四个压紧机构同步压紧，四个攀爬结构的转动压力杆自动转动适用锥面，保证有效接触力和同轴度。本发明专利技术设计新颖、规划合理，具有结构简易，操作方便，制造及实施成本低，且通用性强的优点，适合推广使用。适合推广使用。适合推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电塔螺旋攀爬机器人


[0001]本专利技术属于机电一体化
，具体涉及一种风力发电塔螺旋攀爬机器人。

技术介绍

[0002]风能为清洁能源，我国风力发电技术正处于稳步发展阶段。东部沿海和西部地区风力能源充足，风力能源的开发利用以及建设风力发电设备对推进可持续发展尤为重要。风力发电设备由于长期暴露在室外，环境条件复杂，暴露在外部的机构及易损坏，当使用到一定年限后，其外壳油漆脱落生锈。若不及时维修，锈蚀会进一步加深，严重影响风力发电塔后续使用寿命。目前维修手段依然是人工背着设备从高空悬吊在风力发电塔外壁维修和喷涂油漆，其工作效率低，有效喷涂面积极小，需数次多角度喷涂，危险系数高。
[0003]现有技术中涉及攀爬柱状结构的机器人所适用的柱状结构直径较小，所攀爬的柱体结构本身具有一定的刚度，所以在设计时不必考虑攀爬机器人对柱体结构的正压力是否会损坏柱体本身。
[0004]现有攀爬机器人所采用的攀爬方式多为垂直连续攀爬或垂直间歇攀爬。垂直攀爬的方式虽然可以搭载更多种不同功能的辅助机械臂，但对于风力发电塔攀爬机器人螺旋攀爬式机器人具有更大的有点：螺旋攀爬机器上升轨迹为螺旋线，所需的摩擦力显著小于直线攀爬式机器人，因此结构简单、重量轻，对于高空作业机器人极为有利。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种风力发电塔螺旋攀爬机器人，适用于风力发电塔等外壁光滑的大尺寸且具有锥度的柱状结构，可实现对风力发电塔等设备外部结构的维修保养，设计新颖、规划合理，具有结构简易，操作方便，制造及实施成本低，且通用性强的优点，适合推广使用。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种风力发电塔螺旋攀爬机器人，所述机器人中心对称环抱风力发电塔外壁，经电机驱动摩擦轮在塔壁进行螺旋升降，包括环抱在风力发电塔外壁的框架以及对称式分布在框架上的四组角度调节机构、压紧机构和攀爬机构；
[0008]所述角度调节机构，用于时刻调节螺旋轨迹的导程，在运行到锥度位置时，对称安装的四个压紧机构同步压紧，四个攀爬结构的转动压力杆自动转动适用锥面，保证有效接触力和同轴度；具体的：
[0009]所述角度调节机构通过二号电机驱动角度同步轴转动，调整升降螺距实现螺旋升降，同时通过压力杆自动转动保证螺距变化时攀爬机构的摩擦轮与风力发电塔外壁接触均匀；
[0010]所述压紧机构通过三号电机驱动丝杠和推力螺母来推动压紧杆前后移动，压紧杆通过弹簧压紧压力杆和转动压力杆，从而转动压力杆转动压紧风力发电塔外壁，使攀爬到锥度过度面时，平稳适用风力发电塔外壁的锥度；
[0011]所述攀爬机构通过一号电机驱动摩擦轮转动，利用传动件的自锁实现在风力发电塔外壁悬停。
[0012]进一步优选地，所述框架包括两个半圆弧结构，且半圆弧两端设置子母铰链，两个半圆弧结构首尾相接包住风力发电塔底部一圈。
[0013]进一步优选地，所述框架上下两侧均布置预留轨道，实现功能拓展。
[0014]进一步优选地，所述角度调节机构包括角度同步轴、压力杆、转动架、二号电机、二号蜗杆、二号蜗轮；
[0015]角度同步轴安装在框架上，角度同步轴在框架内侧一端连接压力杆，在框架外侧一端连接转动架，所述转动架的另一端连接在压紧轨道上，将转动架工作中的支反力传递给压紧轨道，改善角度同步轴受力，避免应力集中；
[0016]二号电机通过驱动二号蜗杆和二号蜗轮来调整角度同步轴转动至工作角度，实现在升降工作中调整升降螺距。
[0017]进一步优选地，所述压紧机构包括压紧轨道、三号电机、丝杠、推力螺母、压紧杆、弹簧、转动压力杆；
[0018]所述压紧轨道与转动架一端连接，转动架另一端连接在角度同步轴，工作时由压紧轨道承受压紧杆的反向压力；
[0019]所述三号电机安装在转动架上，与安装在转动架的丝杠连接并提供扭矩；丝杠螺母副机构安装在转动架上；
[0020]所述推力螺母安装在丝杠上沿丝杠前后移动，在工作中丝杠和推力螺母结构可实现压紧杆在工作过程中的自锁；
[0021]压紧杆与推力螺母固定连接同步移动，将压力传递给弹簧，在弹簧的另一端连接压力杆，弹簧伸缩保证适当的压紧力，不至于压力过大导致风力发电塔外部凹陷，具体的：
[0022]所述丝杠转动推力推力螺母来推动压紧杆，继而经弹簧压紧压力杆，转动压力杆相对压力杆转动，实现风力发电塔螺旋攀爬机工作中自动贴合风力发电塔外壁，工作中平稳越过风力发电塔壁锥面。
[0023]进一步优选地，所述攀爬机构包括中摩擦轮、一号电机、蜗杆、蜗轮；
[0024]所述摩擦轮安装在压力杆的连接轴上，通过压力杆自动转动保证螺距变化时攀爬机构的摩擦轮与风力发电塔外壁接触均匀；
[0025]所述连接轴上安装蜗杆、蜗轮蜗杆、蜗轮与一号电机连接；
[0026]所述一号电机固定在转动压力杆上，通过蜗杆、蜗轮驱动摩擦轮转动，实现摩擦轮正反转，爬升或下降，利用传动件的自锁实现在风力发电塔外壁悬停；
[0027]所述转动压力杆与压力杆之间相对转动来平衡由于不同螺距导致摩擦轮与风力发电机塔外壁接触不均，在爬升至锥度过渡位置时，可完美贴合锥面。
[0028]进一步优选地，所述二号电机驱动二号蜗杆、二号蜗轮控制转速，从而控制转动架的转向和自锁。
[0029]进一步优选地，所述攀爬机构包括两个对称安装在压力杆的连接轴上的摩擦轮。
[0030]本专利技术具有以下有益效果：
[0031]1)采用螺旋攀爬方式，攀爬所需要的转动力矩小，螺旋攀爬机器人结构简单可靠性高，可依靠结构件的机械自锁简化机器构造。
[0032]2)角度调节机构可以在工作过程中自由调节螺距大小。为螺距大小的调节可改善机器人的工作过程中的承载能力。
[0033]1)攀爬机构采用摩擦轮滚动方式，平稳越过风力发电塔接缝处；两组紧机构对称布置，提供可靠正压力，保证机器与风力发电塔具有良好的同轴度。
[0034]2)攀爬机构传动机构采用蜗轮蜗杆传动，可实现摩擦轮的自锁，结构简单小巧，稳定向高；
[0035]3)转动压力杆相对压力杆的转动，可在工作中自动保证螺距调整时摩擦轮和风力发电机塔壁接触面的有效贴合。有效自适用锥度工作面，保证螺旋攀爬机器人与风力发电塔的同轴度和正压力。
[0036]5)压紧机构的压紧力传动方式为丝杠螺母，丝杠螺母机构均具有自作性，为压紧机构提供稳定的压紧力；当机构运行到具有锥度的工作位置时，弹簧调节不能满足正压力大于摩擦力时，可通过压紧电机工作驱动推力螺母推动压紧杆压紧压力杆和转动压力杆；本专利技术所采用的环形框架结构和压紧机构可以完美适用于风力发电塔柱体结构直径尺寸较大，且刚度具有固定的极限值的结构特点；
[0037]6)框架上下两侧带有轨道可拓展机械臂等工作机构实现功能的拓展；可替代大部分原本人工完成的工作，提高工作效率，节约成本，保证的施工人员的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电塔螺旋攀爬机器人，所述机器人中心对称环抱风力发电塔外壁，经电机驱动摩擦轮(6)在塔壁进行螺旋升降，其特征在于，包括环抱在风力发电塔外壁的框架(2)以及对称式分布在框架(2)上的四组角度调节机构、压紧机构和攀爬机构；所述角度调节机构，用于时刻调节螺旋轨迹的导程，在运行到锥度位置时，对称安装的四个压紧机构同步压紧，四个攀爬结构的转动压力杆(3)自动转动适用锥面，保证有效接触力和同轴度；具体的：所述角度调节机构通过二号电机(20)驱动角度同步轴(19)转动，调整升降螺距实现螺旋升降，同时通过压力杆(5)自动转动保证螺距变化时攀爬机构的摩擦轮(6)与风力发电塔外壁接触均匀；所述压紧机构通过三号电机(11)驱动丝杠(13)和推力螺母(8)来推动压紧杆(9)前后移动，压紧杆(9)通过弹簧(7)压紧压力杆(5)和转动压力杆(3)，从而转动压力杆(3)转动压紧风力发电塔外壁，使攀爬到锥度过度面时，平稳适用风力发电塔外壁的锥度；所述攀爬机构通过一号电机(14)驱动摩擦轮(6)转动，利用传动件的自锁实现在风力发电塔外壁悬停。2.根据权利要求1所述的一种风力发电塔螺旋攀爬机器人，其特征在于，所述框架(2)包括两个半圆弧结构，且半圆弧两端设置子母铰链，两个半圆弧结构首尾相接包住风力发电塔底部一圈。3.根据权利要求1所述的一种风力发电塔螺旋攀爬机器人，其特征在于，所述框架(2)上下两侧均布置预留轨道(1)，实现功能拓展。4.根据权利要求1所述的一种风力发电塔螺旋攀爬机器人，其特征在于，所述角度调节机构包括角度同步轴(19)、压力杆(5)、转动架(12)、二号电机(20)、二号蜗杆(17)、二号蜗轮(18)；角度同步轴(19)安装在框架(2)上，角度同步轴(19)在框架(2)内侧一端连接压力杆(5)，在框架(2)外侧一端连接转动架(12)，所述转动架(12)的另一端连接在压紧轨道(21)上，将转动架(12)工作中的支反力传递给压紧轨道(21)，改善角度同步轴(19)受力，避免应力集中；二号电机(20)通过驱动二号蜗杆(17)和二号蜗轮(18)来调整角度同步轴(19)转动至工作角度，实现在升降工作中调整升降螺距。5.根据权利要求4所述的一种风力发电塔螺旋攀爬机器人，其特征在于，所述压紧机构包括压紧轨道(21)、三号电机(11)、丝杠(...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯勇，朱贺，周豪杰，李钢，俞志文，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：