[发明专利]一种风电塔筒维护机器人的上下行走机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电塔筒维护机器人的上下行走机构。

背景技术

风力发电机的塔筒在风力发电机组中主要起支撑作用，同时吸收机组震动。塔筒的外壁由于各种原因需要不时地进行维护修复，如防腐、除锈刷漆等。由于风电场多数都建立于海上、峡谷、山口等自然环境恶劣的场所，导致上述问题在风电的使用中成为极大的安全隐患。传统的解决方式是动用专业升降设备人工进行作业，但风电的塔筒的高度至少60米至100米甚至120米，动用专业升降设备不仅费用昂贵且工期长，操作人员劳动强度大，并时有人身安全事故发生。如遇小面积缺损需修复的情况，更显性价比缺陷。因此迫切需要极限方式下工作的机器人来代替人工作业。但是现有的爬壁机器人只能在平坦的工作面上工作，不适应塔筒的圆柱形外壁。还有一种爬升机是采用在塔筒外套上上下两层环形支架，设有监视器和吊装作业部件，然后再装上沿塔筒轴向和径向布置的液压油缸，依靠液压油缸提供的推拉力和夹紧力来实现两层环支架逐步地在塔筒外面上下升降。这种设备不仅体积巨大、笨重，而且实施起来成本高、操作繁琐。还有一种自动爬升机，通过两个电磁铁抓紧机构依靠磁力与塔筒表面自由切换为吸附与松开的状态实现爬升。这个装置利用了塔筒的铁质面特性进行吸附固定与爬升，但是对于非铁质的塔筒就无法使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种风电塔筒维护机器人的上下行走机构，它具有轻量化，易于实现，成本低，对作业场地及爬升工作面无特殊要求等特点。

本发明的目的是这样实现的：一种风电塔筒维护机器人的上下行走机构，包括机器人作业平台、作业平台牵引机构和地面作业平台；其中，

所述机器人作业平台包括一支架、机器人执行机构、上下爬行机构和平台吸附装置；所述支架包括侧面开设一穿孔的基体、两根固定在基体的上端面的立杆、一固定在所述立杆的上端的横向移动导轨、一穿插在所述基体的穿孔中的弹性连接杆和一连接在基体的背面并安装一绳索吊环的吊块；所述机器人执行机构安装在所述横向移动导轨上；所述上下爬行机构为三个一一对应地且同水平高度地安装在所述基体上和弹性连接杆的两端并且无动力驱动的履带底盘，该履带的材料为带有铁磁性材料或高粘性材料；所述平台吸附装置分别安装在所述支架的中部和弹性连接杆的两头；

所述作业平台牵引机构包括固定吊架、伸缩悬臂和伺服起重机构；所述固定吊架的上端安装在所述风电的机舱吊装口，该固定吊架的中部安装一上定滑轮；所述伸缩悬臂横向连接在所述固定吊架的下端，该伸缩悬臂的前部安装一下定滑轮，并且该伸缩悬臂的前端还安装一定位吸附装置和传感器；所述伺服起重机构包括安装在所述风电的机舱内的卷轴电机、连接在卷轴电机的输出轴上的牵引绳索卷轴及一根一头固定在所述机器人作业平台上的绳索吊环上、另一头依次绕过下定滑轮、上定滑轮后固定在牵引绳索卷轴上的柔性牵引绳索；

所述地面作业平台置于风电的承台上或者塔筒的近处地面，该地面作业平台包括机器人控制装置和工作材料输送系统，所述机器人控制装置分别通过电缆与所述机器人执行机构、卷轴电机、传感器、平台吸附装置和定位吸附装置信号连接；所述工作材料输送系统通过柔性输送管道与所述机器人执行机构连接，该工作材料输送系统包括安装在柔性输送管道上并与所述机器人控制装置信号连接的材料输送泵和电磁阀。

上述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其中，所述伸缩悬臂通过一驱动电机实现伸缩，该驱动电机与所述机器人控制装置信号连接。

上述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其中，所述卷轴电机为步进电机或者伺服电机。

上述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其中，所述平台吸附装置和定位吸附装置均为高强度电磁铁或柔性真空吸盘。

上述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其中，所述横向移动导轨为具有弹性的抱箍并且可折叠。

上述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其中，所述弹性连接杆可折叠。

上述的风电塔筒维护机器人的上下行走机构，其中，所述机器人控制装置包括实时可视成像系统。

本发明的风电塔筒维护机器人的上下行走机构具有以下优点：

1)结构简单，使用的每一种机构和装置均是成熟技术，所以容易实现，没有理论上的风险；

2)成本极低，不需要使用特种材料或复杂机构，并且便于拆装、工作效率高，有利于大面积推广使用；

3)对作业场地及爬升工作面无特殊要求，还适合用于风电塔筒维护作业时输送仪器、物料的载体；