机器人移动运动的系统及方法技术方案

一种用于检验结构的机器人装置(300)，其包括：在所述机器人装置(300)的纵向中延伸的主体(302)，所述主体(302)有前端(304)、后端(306)和在所述前端(304)与所述后端(306)间延伸的相对侧面(312)、(314)；配置在所述主体(302)的所述相对侧面(312)、(314)中的各个上的多只腿(316)，各腿(316)包括一或多个关节；与复数个载架(315)，各载架(315)使腿(316)连接至所述主体(302)且经组配为允许各腿(316)在相对于所述主体的所述侧面的纵向中平移，且其中所述载架(315)中的各个经组配为可与其他载架中的各个独立地移动致使腿距可改变，所述腿距为在所述主体的一个侧面上的任两只毗邻腿间的距离。腿间的距离。腿间的距离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人移动运动的系统及方法


[0001]本专利说明书有关一种用于机器人的移动运动的系统及方法，特别是，但不排他地，用于经组配为可在结构上移动以进行检验和/或维护操作的机器人装置。

技术介绍

[0002]已知有数种机器人经组配为可横越大型结构，例如风力涡轮机、摩天大楼、桥梁、与核能发电厂冷却塔。有一此类机器人的实施例公开在国际申请PCT/GB2019/050363。
[0003]离岸涡轮机在恶劣和极端环境中运行，例如北海。随着风力涡轮机叶片不断变大，它们的尖端速度可能超过100米/秒。在此速度下，空气中例如雨水、灰尘、盐、昆虫等等的任何颗粒可能磨损叶片前缘的表面，此现象称为前缘侵蚀(LEE)。接着，这会改变叶片的空气动力形状，影响效率并可能使叶片遭受进一步更严重的破坏，从而减少叶片的寿命。
[0004]由于其他原因，LEE也是离岸风电行业运营和维护的关键问题。通过风力涡轮机所产生的能量的后续损失，加上在侵蚀变得更加严重时需要计划外维护停机时间的成本，直接影响所产生的电力的成本、影响由于别处用于发电的化石燃料用量减少而可节省的排放量，以及影响对客户供应的保障。
[0005]因此，风力涡轮机需要定期检验以检查例如鸟击或其他物体撞击造成的损坏，以及监测例如LEE的侵蚀，它可能是通过例如沙子或砂砾的颗粒以及通过雨水或盐水的水滴造成。事实上，这正变成离岸风电行业的关键问题。由于风力涡轮机叶片一般是复合材料制成，如果侵蚀变得过度，则这会使核心裂开而使水分有可能侵入且随后剥离。
[0006]此外，尽管导致LEE的机制尚未完全了解，但可以说，在某个时候，所有风力涡轮机叶片在其寿命期间将遭受某种形式或程度的LEE，这将是需要解决的问题。
[0007]另外，风力涡轮机常位于可能有大量昆虫群体的偏远地区。因此，可能会积聚例如来自污垢和颗粒以及昆虫的碎屑，且随着时间的推移，这会影响风力涡轮机的效率。定期清洗有助于减少此种积聚且维持叶片效率。
[0008]其他结构也存在与风力涡轮机上的LEE类似的问题，因为需要定期维护，且结构需要在对于人类操作员而言难以到达且危险的地方进行表面检验和修补。
[0009]如图1实施例所示的风力涡轮机1正成为景观中熟悉的景象。它们可为陆基风力涡轮机，或可为基于离岸，例如作为用于发电的浮动风电场的一部分。预计到2030年，与现今7MW传动系统相比，具有产生超过15MW能量的明显更大涡轮机的浮动风电场将成为常态。由于越来越大的叶片2被用于风力涡轮机，所以越来越依赖重量更轻的材料。这些材料的性质和较高的相对叶片尖端速度，使得它们的前缘更加容易受到损坏。
[0010]传统上，风力涡轮机叶片的检验、维修及维护已经有所反应。例如，它可以采取地面摄影且后续行动利用绳索技术人员查看照片中鉴定的缺陷。然后，这些技术人员通过绳索或者是较近期装在叶片附近的工作平台来实行必要的补救工作。近来，无人机已开始取代地面摄影以撷取初始检验影像，且经证明这是定期检验叶片朝向正确方向迈出的一步。
[0011]图2中示出BladeBUG公司先前的机器人装置10。所述机器人装置可用来在其他服
务停机期间主动检验风力涡轮机叶片2。此机器人装置10在图2中是描绘成可沿着风力涡轮机叶片2的前缘3移动。
[0012]进行补救工作的成本以及绳索技术人员面临的风险在离岸仍存在着且显著增加。较佳是利用机器人技术的进步以允许实行后续行动以降低人类干预的程度。用此方式，则有可能接着更有效地利用有限数量的熟练技术人员，而允许维护更多的风力涡轮机叶片2。
[0013]机器人装置10允许记录有关任何LEE或在叶片2上检测到的其他缺陷的详细信息。收集到的数据可传输给陆上的专业工程师进行处理(连同来自许多其他后续检验的数据)以及判定任何必要的补救工作。早期检测及处理可能比较便宜也更快，且可使叶片2的额外损害最小化。
[0014]存在结构检验的各种其他解决方案。目前，对于风力涡轮机，已经到位的系统是使用带有摄影机或其他检测器的无人机来识别叶片和例如桅杆的支撑结构的损坏。最近也有一些尝试，例如上述的尝试，制造能够为了检验及维护而攀登风力涡轮机的桅杆的机器人。这些尝试中的一些使用电磁铁或吸力装置以让机器人依附于桅杆。同样，其他大型结构也存在类似的解决方案。
[0015]不过，目前可利用的机器人装置及其移动运动方法应付细薄区段的某些非平面表面或边缘的能力可能有限。因此，亟须改良的机器人装置及移动运动方法，例如，以允许此类机器人装置到达结构的先前无法可靠地到达的部分以便检验及维护。

技术实现思路

[0016]从第一方面来看，本专利技术提供一种用于检验和/或维护结构的机器人装置，其包括：在所述机器人装置的纵向中延伸的主体，所述主体有前端、后端、和在所述前端与所述后端间延伸的相对侧面；配置在所述主体的所述相对侧面中的各个上的多只腿，各腿包括一或多个关节；与多个载架，各载架使腿连接至所述主体且经组配为允许各腿相对于所述主体的所述侧面在纵向中平移，且其中所述载架中的各个经组配为可与其他载架中的各个独立地移动致使腿距可改变，所述腿距为在所述主体的一个侧面上的任两只毗邻腿间的距离(靠近主体测量)。
[0017]第一方面的优点在于所述机器人装置通过使用载架在各腿有额外的线性自由度，所述载架允许各腿以可改变相对于在所述主体的同一侧面上的邻腿的腿距的方式沿着所述主体的所述侧面中的一个在所述纵向平移。这可允许所述机器人装置相较于现有机器人装置移动更快且更好地应付非平面表面。
[0018]已发现，额外自由度允许有改善的运动范围及实用性，特别是当所述机器人装置的腿被固定就位在其脚所处的表面上(例如，通过吸力)，且所述表面涉及高凸曲率或当表面结构包括宽度与所述机器人装置类似的平行或实质平行表面，例如，横梁或横梁的边缘、底板或板块的边缘轮廓、柱子，或这些的任一组合。
[0019]在这些情况下，在所述机器人装置的一个侧面上的一或多个下肢分段(最靠近脚的肢体分段)相对于在所述主体的所述相对侧面上的腿的对应下肢分段可弯曲90至180度。因此，当跨在上述细薄区段时，上肢分段相对于所述主体可以相对陡峭的角度向下延伸以链接臀关节(髋关节)，所述臀关节自其大致水平地延伸远离所述主体的所述侧面到所述腿的下肢分段。
[0020]关于各载架在相对于所述主体的所述侧面的纵向中平移的能力，这意指所述载架中的各个能够沿着所述机器人装置的所述侧面前后移动。此移动与所述机器人装置的形状以及所述侧面是平坦还是弯曲无关。因此，载架平移方向的主分量会在所述机器人装置的所述纵向中(例如，在所述载架遵循所述主体的任何曲率时)。所述载架中的一或多个可经组配为可在相对于所述机器人装置的所述主体的垂直方向中有分量的方向中以及在所述纵向中移动。
[0021]用语“腿距”可指在所述主体的同一侧面上的任两个毗邻腿或毗邻载架间的距离。也就是说，邻腿或载架间的实体距离可改变。“腿距”可在腿连接至所述载架的位置处测定，例如在臀关节处，以便在靠近所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检验结构的机器人装置，其包括：在所述机器人装置的纵向中延伸的主体，所述主体有前端、后端，和在所述前端与所述后端间延伸的相对侧面；配置在所述主体的所述相对侧面中的各个上的多只腿，各腿包括一或多个关节；和多个载架，各载架使腿连接至所述主体且经组配为允许各腿在相对于所述主体的所述侧面的纵向中平移，且其中，所述载架中的各个经组配为可与其他载架中的各个独立地移动致使腿距可改变，所述腿距为在所述主体的一个侧面上的任两只毗邻腿间的距离。2.根据权利要求1所述的机器人装置，其中各腿包括一或多个旋转自由度，视需要包括三个自由度。3.根据权利要求1或2所述的机器人装置，其中所述腿中的各个包括臀关节的第一部分，在所述第一部分，各腿各自连接至各个载架，且其中，所述主体进一步包括导件，所述载架中的各个连接至所述导件，致使所述载架被组配为可沿着所述机器人装置的所述侧面平移，通过与所述导件的相互作用而被导向所述主体的所述前端或后端。4.根据权利要求3所述的机器人装置，其中各载架包括经组配为可使所述载架耦接至所述导件的滑动界面，且其中所述载架进一步包括活节，其经组配为可提供所述臀关节的第二部分且使所述载架通过所述臀关节而连结至所述腿的上肢分段。5.根据权利要求3或4所述的机器人装置，其中所述主体包括与所述主体的所述左侧面关联的左边导件和与所述主体的所述右侧面关联的右边导件，其中各导件包括沿着所述主体在所述纵向中延伸的轨道，视需要包括上轨道与下轨道，在所述主体的给定侧面上的所述腿连接至所述轨道以在各腿沿着所述主体的侧面平移时引导所述腿的移动。6.根据权利要求5所述的机器人装置，其中在所述主体的各侧面上的所述轨道为线性或近似线性轨道，其视需要从所述主体的所述前端附近延伸到所述主体的所述后端附近。7.根据权利要求5或6所述的机器人装置，其中所述左侧面及所述右侧面为平坦侧面，且所述导件设在所述主体的平坦的所述左侧面及所述右侧面上且沿着所述左侧面及所述右侧面延伸。8.根据权利要求5或6所述的机器人装置，其中所述左侧面及所述右侧面为弯曲侧面，且所述导件设在所述主体的弯曲的所述左侧面及所述右侧面上且沿着所述左侧面及所述右侧面延伸。9.根据前述权利要求中任一项所述的机器人装置，其中所述主体包括在各侧面上的齿条，且各载架包括马达与通过所述马达驱动的齿轮，所述齿轮经组配为可与所述齿条互锁，致使在使用时，所述齿轮的旋转造成它的对应腿在所述纵向中平移。10.根据权利要求9所述的机器人装置，其中在各载架中的所述马达或所述齿轮包括位置控制传感器，视需要其中所述位置控制传感器为编码器。11.根据权利要求9或10所述的机器人装置，其中各齿条为线性齿条和/或在所述主体的给定侧面上的所述载架各自经安装成可共用同一个齿条。12.根据权利要求4
‑
11中任一项所述的机器人装置，其中各腿进一步包括下肢分段，其中所述下肢分段用下活节连接至所述上肢分段。13.根据权利要求12所述的机器人装置，其中脚用踝关节连接至所述腿的所述下肢分
段，所述踝关节允许所述脚相对于所述下肢分段的旋转运动，且视需要允许所述脚相对于所述下肢分段的直线运动。14.根据权利要求13所述的机器人装置，其中其进一步包括控制器，所述控制器经组配为在各脚位于表面上时可控制所述主体相对于所述各脚的位置，视需要其中所述控...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗，
申请(专利权)人：布雷德巴格有限公司，
类型：发明
国别省市：