一种风机叶片表面恒力打磨装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种风机叶片表面恒力打磨装置，包括吊装机构，旋翼调整单元，吸盘单元，总体支撑架，六自由度协作机器人，六维力传感器，机器人控制器，恒力打磨单元；本发明专利技术还涉及一种恒力打磨控制方法：六自由度协作机器人控制恒力打磨单元按照预先的轨迹进行打磨，获得打磨力模拟信号；根据打磨力模拟信号与期望力信号，计算力误差，作为力控制器输入；力控制器输出为伺服阀控制量，同时把距离传感器收集到的信号传到机器人控制器，再通过位姿补偿算法进行补偿，以实现恒力打磨

【技术实现步骤摘要】
一种风机叶片表面恒力打磨装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电力输送工程
，尤其是涉及一种风机叶片表面恒力打磨装置及其控制方法
。

技术介绍

[0002]随着全球经济飞速发展，人类对于能量的需求不断增加
。
近年来能源日益枯竭，环境不断恶化，因此风能凭借着其环保低碳，建设周期短，可再生，环境要求低等优势在世界各国得到了持续快速的发展
。
风能作为一种清洁可再生能源，已越来越受到欢迎和重视
。
[0003]风力发电机是当今风电的主要来源，是一种将风能转换成电能的装置
。
其占用土地少，社会争议少，环境友好，能较快实现规模化和产业化，到目前为止在已开发的再生能源中具有最高的经济效益
。
[0004]风电设备维护修复问题当前备受关注，尤其是高空叶片的修复问题成为重中之重，当前叶片修复主要是依靠人工修复
。
由于高空风机叶片通常位于较高处，如山丘
、
海岸线
、
高层建筑等，容易造成人员伤亡或身体损伤，因此人工进行高空风机叶片修复作业是一项高风险的工作
。
[0005]目前高空作业修复机器人去代替人工修复风电叶片是一种新型的趋势，相比人工修复高空叶片，机器人修复具有安全性高
、
效率高
、
精度高
、
可重复性强
、
可编程性强等优势
。
通过机器人修复，不但可以实现风机叶片高效r/>、
精确且可重复的维修，还可以提高工作人员的安全和工作效率，降低了维护成本
。
在高空作业进行叶片打磨时还有以下几个问题：
(1)
叶片受风力等因素会有些许的摆动，这样机器人在进行打磨叶片受损部位时末端的打磨机与风机叶片的表面待打磨区域有偏差；
(2)
当前适合协作机器人的气动恒力装置，在打磨过程中在遇到外力干扰时会出现过切现象，无法达到预期要求
。
[0006]专利
CN204584912U
公开了一种风力发电机组叶片打磨装置，包括移动平台
、
导轨及置于移动平台上的机械手，机械手包括四个关节臂
、
砂轮及传感器，各关节分别连接关节电机，在末端关节臂的端部安装打磨用旋转砂轮及检测砂轮位置的红外线传感器和压力传感器，机械手灵活性好，打磨效率较高，但是无法解决在遇到外力干扰时会出现过切现象等技术问题，无法实现恒力控制
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种风机叶片表面恒力打磨装置及其控制方法，适用于高空风机叶片修复过程中的修型步骤，结构简单，设计轻量化，结合控制方法与位姿补偿算法，能够更好的保持打磨作业时的末端的恒力控制，从而保持叶片打磨平稳性，为后续修复作业打好基础
。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0009]本专利技术提供一种风机叶片表面恒力打磨装置，包括：恒力打磨单元
、
六维力传感器
、
六自由度协作机器人
、
机器人控制器
、
吊装机构
、
吸盘单元
、
总体支撑架
、
旋翼调整单元；
[0010]吊装机构设于总体支撑架上表面的一侧，吊装机构用于将恒力打磨装置吊装到高空叶片附近；
[0011]六自由度协作机器人设于总体支撑架上表面的另一侧，六自由度协作机器人用于控制恒力打磨单元按照预先的轨迹进行打磨作业；
[0012]吸盘单元设于总体支撑架下表面，用于吸附风机叶片；
[0013]旋翼调整单元对称设于总体支撑架下表面的两侧，用于进行稳定性调节；
[0014]六维力传感器一端与六自由度协作机器人末端连接，另一端与恒力打磨单元连接，六维力传感器用于获取恒力打磨单元的打磨力模拟信号，根据打磨力模拟信号与期望力信号，计算力误差，将力误差信号发送给力控制器，力控制器将力控制量信号发送给恒力打磨单元，并将从恒力打磨单元收集到的信号发送给机器人控制器；
[0015]机器人控制器设于总体支撑架上表面，用于接收力传感器发送的信号，通过位姿补偿算法计算末端控制量，并将末端控制量信号通过力控制器发送给恒力打磨单元进行补偿
。
[0016]进一步的，恒力打磨单元包括：自适应柔顺单元
、
可调节液压缓冲单元
、
打磨电机，自适应柔顺单元固定于六维力传感器下方，可调节液压缓冲单元固定于自适应柔顺单元下方，打磨电机固定于可调节液压缓冲单元下方
。
[0017]进一步的，自适应柔顺单元包括自适应柔顺单元上盖
、
自适应柔顺单元防尘套
、
滚筒花键机构
、
伺服阀
、
距离传感器
、
自适应柔顺单元下盖
、
气缸连接板
、
气缸，气缸的伸缩杆依次与气缸连接板
、
自适应柔顺单元下盖连接，距离传感器固定于自适应柔顺单元下盖上，传动机构固定于自适应柔顺单元上盖上，传动机构与气缸连接板固定连接，伺服阀与气缸连接板固定连接，伺服阀接收来自控制系统的电信号作为输入，通过调节液压流量来控制执行器的运动
。
[0018]当打磨时受到外力干扰时，六维力传感器获得打磨力模拟信号传输到力控制器，力控制器向恒力打磨单元发出控制信号，此时伺服阀收到控制信号控制气缸进行伸缩，实现自适应柔顺控制，同时把距离传感器收集到的信号传输到机器人控制器进行位姿补偿算法运行
。
[0019]进一步的，传动机构为滚筒花键机构
。
[0020]进一步的，滚筒花键机构的花键套筒固定于自适应柔顺单元上盖上，滚筒花键机构的花键伸缩杆和伺服阀与气缸连接板固定连接
。
[0021]进一步的，传动机构设有三个
。
[0022]进一步的，可调节液压缓冲单元包括：缓冲上盖
、
缓冲防尘套
、
缓冲下盖
、
可调节液压缓冲器，可调节液压缓冲器一端与缓冲上盖固定连接，另一端与缓冲下盖固定连接，并设于缓冲防尘套内
。
可调节液压缓冲器用于控制物体运动过程中的冲击和振动，利用液体的阻尼特性，减缓或消除物体的运动过程中产生的冲击和振动
。
打磨作业时，突然受到较大冲击，通过可调节液压缓冲单元中的可调节液压缓冲器起到最直接的缓冲作用，以防发生过切现象，同时可以有效的保护机器人，以防各个关节受冲击较大以至于损坏协作机器人
。
[0023]进一步的，打磨电机包括：打磨电机壳体
、
电机
、
电机转轴
、
连接器
、
打磨头本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种风机叶片表面恒力打磨装置，其特征在于，包括：恒力打磨单元
(1)、
六维力传感器
(2)、
六自由度协作机器人
(3)、
机器人控制器
(4)、
吊装机构
(5)、
吸盘单元
(6)、
总体支撑架
(7)、
旋翼调整单元
(8)
；所述吊装机构
(5)
设于所述总体支撑架
(7)
上表面的一侧，所述吊装机构
(5)
用于将恒力打磨装置吊装到高空叶片附近；所述六自由度协作机器人
(3)
设于所述总体支撑架
(7)
上表面的另一侧，所述六自由度协作机器人
(3)
用于控制所述恒力打磨单元
(1)
按照预设的轨迹进行打磨作业；所述吸盘单元
(6)
设于所述总体支撑架
(7)
下表面，用于吸附风机叶片；所述旋翼调整单元
(8)
对称设于所述总体支撑架
(7)
下表面的两侧，用于对恒力打磨装置进行稳定性调节；所述六维力传感器
(2)
一端与所述六自由度协作机器人
(3)
末端连接，另一端与所述恒力打磨单元
(1)
连接，所述六维力传感器
(2)
用于获取所述恒力打磨单元
(1)
的打磨力模拟信号，根据打磨力模拟信号与期望力信号，计算力误差，将力误差信号发送给力控制器，所述力控制器将力控制量信号发送给所述恒力打磨单元
(1)
，并将从所述恒力打磨单元
(1)
收集到的信号发送给所述机器人控制器
(4)
；所述机器人控制器
(4)
设于所述总体支撑架
(7)
上表面，用于接收所述力传感器发送的信号，通过位姿补偿算法计算末端控制量，并将末端控制量信号通过所述力控制器发送给所述恒力打磨单元
(1)
进行补偿
。2.
根据权利要求1所述的一种风机叶片表面恒力打磨装置，其特征在于，所述恒力打磨单元
(1)
包括：自适应柔顺单元
(1
‑
1)、
可调节液压缓冲单元
(1
‑
2)、
打磨电机
(1
‑
3)
，所述自适应柔顺单元
(1
‑
1)
固定于所述六维力传感器
(2)
下方，所述可调节液压缓冲单元
(1
‑
2)
固定于所述自适应柔顺单元
(1
‑
1)
下方，所述打磨电机
(1
‑
3)
固定于所述可调节液压缓冲单元
(1
‑
2)
下方
。3.
根据权利要求2所述的一种风机叶片表面恒力打磨装置，其特征在于，所述自适应柔顺单元
(1
‑
1)
包括自适应柔顺单元上盖
(1
‑1‑
1)、
自适应柔顺单元防尘套
(1
‑1‑
2)、
滚筒花键机构
(1
‑1‑
3)、
伺服阀
(1
‑1‑
4)、
距离传感器
(1
‑1‑
5)、
自适应柔顺单元下盖
(1
‑1‑
6)、
气缸连接板
(1
‑1‑
7)、
气缸
(1
‑1‑
8)
，所述气缸
(1
‑1‑
8)
的伸缩杆依次与所述气缸连接板
(1
‑1‑
7)、
自适应柔顺单元下盖
(1
‑1‑
6)
连接，所述距离传感器
(1
‑1‑
5)
固定于所述自适应柔顺单元下盖
(1
‑1‑
6)
上，所述传动机构固定于所述自适应柔顺单元上盖
(1
‑1‑
1)
上，所述传动机构与所述气缸连接板
(1
‑1‑
7)
固定连接，所述伺服阀
(1
‑1‑
4)
与所述气缸连接板
(1
‑1‑
7)
固定连接
。4.
根据权利要求3所述的一种风机叶片表面恒力打磨装置，其特征在于，所述传动机构为滚筒花键机构
(1
‑1‑
3)。5.
根据权利要求4所述的一种风机叶片表面恒力打磨装置，其特征在于，所述滚筒花键机构
(1
‑1‑
3)
的花键套筒固定于所述自适应柔顺单元上盖
(1
‑1‑
1)
上，所述滚筒花键机构
(1
‑1‑
3)
的花键伸缩杆和伺服阀
(1
‑1‑
4)
均与所述气缸连接板
(1
‑1‑
7)
固定连接
。6.
根据权利要求3所述的一种风机叶片表面恒力打磨装置，其特征在于，所述传动机构设有三个
。7.
根据权利要求2所述的一种风机叶片表面恒力打磨装置，其特征在于，所述可调节液压缓冲单元
(1
‑
2)
包括：缓冲上盖
(1
‑2‑
1)、
缓冲防尘套
(1
‑2‑
2)、
缓冲下盖
(1
‑2‑
3)、
可调节
液压缓冲器
(1
‑2‑
4)
，所述可调节液压缓冲器
(1
‑2‑
4)
一端与所述缓冲上盖
(1
‑2‑
1)
固定连接，另一端与所述缓冲下盖
(1
‑2‑
3)
固定连接，并设于所述缓冲防尘套
(1

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅，周荣成，周卫国，韩熠，方宇，张海峰，范狄庆，刘欣荣，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：