一种可转换形态的吸附式风电叶片检测机器人

技术领域

本发明涉及风电检修技术领域，具体为一种可转换形态的吸附式风电叶片检测机器人。

背景技术

风电机组日常检测与维护常采用人工巡检、行走机器人巡检以及无人机巡检的方式。人工巡检的方式存在劳动强度大、耗时周期长、成本高以及安全隐患等问题。行走机器人巡检方式相对安全，但因风电机组所处位置风力较大，常常发生机器人故障掉落，产生较大的经济损失。而仅依靠巡检无人机进行巡检其效果也较为一般，由于无人机飞行限制无法与叶片充分接触，巡检结果不可靠。

基于以上问题，本发明提出了一种可转换形态的吸附式风电叶片检测机器人，本机器人中的驱动模块能根据实际情况转换形态，实现机器人的起落和叶片检测时机器人的行走功能；驱动模块中的差速器可以调整扇叶倾斜方向，以达到速度调节的目的；驱动模块中的弹性柱体可以调节回转体倾斜角度，实现机器人的转向功能；设计的行走模块中的四个电磁轮无动力源，依靠驱动模块扇叶转动产生的推力行走；设计的检测模块可以隐藏在机器人内部，工作时，探头向下移动至与叶片表面充分接触，以达到检测叶片缺陷的目的；检测模块中的弹性压力控制机构，可以控制探头与风机叶片间压紧力，起到保护探头的作用；检测模块中的多功能夹紧机构可以适配圆柱体和长方体两种形状不同尺寸的探头，具有互换性强的优点；设计的牵引吸附模块可以在机器人位于叶片上方一定距离时，向下移动至充分吸附到叶片表面，然后缩小机器人与叶片距离至行走模块与叶片接触，以达到机器人安全降落到叶片上的目的；牵引吸附模块中的复位弹簧可以通过弹簧弹力缩短行程，节约了工作时间；牵引吸附模块中的弹性密封板直接与叶片接触，因其自身弹性较大，起到保护叶片的作用。本发明实现了风机叶片检测功能，集合了行走机器人巡检和无人机巡检的优点，减轻人工检测带来的风险，缩短了风机叶片检测时间，提升了风机运维效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种可转换形态的吸附式风电叶片检测机器人，集合了行走机器人巡检和无人机巡检的优点，减轻人工检测带来的风险，缩短了风机叶片检测时间，提升了风机运维效率。

为实现上述目的，本发明采用如下方案：包括驱动模块(1)、车体(2)、行走模块(3)、检测模块(4)和牵引吸附模块(5)；所述的驱动模块(1)通过转动副与所述车体(2)壁面相连，用于实现机器人的起落和叶片检测时机器人的行走功能；所述的行走模块(3)通过转动副安装在所述车体(2)底部，用于实现机器人行走功能；所述的检测模块(4)通过螺栓连接固定在所述车体(2)内侧壁面上，用于实现叶片缺陷检测功能；所述的牵引吸附模块(5)通过螺栓连接安装在所述车体(2)顶部内表面，用于实现机器人吸附叶片的功能。

进一步，作为优选，所述的驱动模块(1)包括回转体(1-1)、一端带有内球面的支撑杆(1-2)、直齿轮(1-3)、直齿轮电机(1-4)、弹性柱体(1-5)、一端带有外球面的中心杆(1-6)；所述的回转体(1-1)通过球面副安装在所述一端带有内球面的支撑杆(1-2)内侧球面上；所述的一端带有外球面的中心杆(1-6)的一侧与所述弹性柱体(1-5)胶接在所述一端带有内球面的支撑杆(1-2)球面端底面，另一侧通过球面副安装在所述回转体(1-1)下表面，用于实现所述回转体(1-1)定位和转动；所述的直齿轮(1-3)有八个，均匀分布在驱动模块(1)两侧，四个相邻的所述直齿轮(1-3)两两啮合，其中一侧的四个齿轮与所述直齿轮电机(1-4)相连接，作为动力的输入端，为齿轮传动提供动力，另一侧的四个齿轮作为支撑端，支撑端外侧的齿轮与输入端外侧的齿轮通过所述一端带有内球面的支撑杆(1-2)连接，用于实现八个所述直齿轮(1-3)同时转动90°功能。

进一步，作为优选，所述的回转体(1-1)包括一端带有内球面的回转体电机(1-1-1)、差速器(1-1-2)、扇叶(1-1-3)；所述的一端带有内球面的回转体电机(1-1-1)和所述扇叶(1-1-3)通过所述差速器(1-1-2)连接，通过驱动所述扇叶(1-1-3)自转，调整扇叶角度，进而控制行进速度。

进一步，作为优选，所述的检测模块(4)包括升降平台(4-1)、弹性压力控制机构(4-2)、多功能夹紧机构(4-3)、探头(4-4)，所述的升降平台(4-1)与所述多功能夹紧机构(4-3)通过所述弹性压力控制机构(4-2)相连，所述的升降平台(4-1)用于实现所述检测模块(4)升降功能，所述弹性压力控制机构(4-2)用于控制探头与风机叶片间压紧力；所述的探头(4-4)有圆柱体和长方体两种规格，通过锁紧螺栓安装在所述多功能夹紧机构(4-3)上，用于实现叶片缺陷检测功能。

进一步，作为优选，所述的牵引吸附模块(5)由支座(5-1)、转轨电机(5-2)、转轨(5-3)、固定帽(5-4)、复位弹簧(5-5)、吸附块(5-6)、弹性密封板(5-7)、气管(5-8)、外壳(5-9)、真空泵(5-10)、片状压力传感器(5-11)组成；所述的转轨电机(5-2)通过所述支座(5-1)与所述转轨(5-3)连接，用以转动所述转轨(5-3)；所述转轨(5-3)和所述外壳(5-9)通过所述复位弹簧(5-5)连接；所述的固定帽(5-4)一端焊接在所述外壳(5-9)上，另一端通过高副与所述转轨(5-3)轨道上侧面配合，用于实现升降功能；所述的弹性密封板(5-7)和所述外壳(5-9)通过所述吸附块(5-6)连接，所述的吸附块(5-6)与所述真空泵(5-10)通过所述气管(5-8)连接，用于实现吸附功能；所述的片状压力传感器(5-11)胶接安装在所述转轨(5-3)上，用于控制所述吸附块(5-6)实现吸附功能。

本发明的有益效果：

本发明提出了一种可转换形态的吸附式风电叶片检测机器人，本机器人中的驱动模块能根据实际情况转换形态，实现机器人的起落和叶片检测时机器人的行走功能；驱动模块中的差速器可以调整扇叶倾斜方向，以达到速度调节的目的；驱动模块中的弹性柱体可以调节回转体倾斜角度，实现机器人的转向功能；设计的行走模块中的四个电磁轮无动力源，依靠驱动模块扇叶转动产生的推力行走；设计的检测模块可以隐藏在机器人内部，工作时，探头向下移动至与叶片表面充分接触，以达到检测叶片缺陷的目的；检测模块中的弹性压力控制机构，可以控制探头与风机叶片间压紧力，起到保护探头的作用；检测模块中的多功能夹紧机构可以适配圆柱体和长方体两种形状不同尺寸的探头，具有互换性强的优点；设计的牵引吸附模块可以在机器人位于叶片上方一定距离时，向下移动至充分吸附到叶片表面，然后缩小机器人与叶片距离至行走模块与叶片接触，以达到机器人安全降落到叶片上的目的；牵引吸附模块中的复位弹簧可以通过弹簧弹力缩短行程，节约了工作时间；牵引吸附模块中的弹性密封板直接与叶片接触，因其自身弹性较大，起到保护叶片的作用。本发明实现了风机叶片检测功能，集合了行走机器人巡检和无人机巡检的优点，减轻人工检测带来的风险，缩短了风机叶片检测时间，提升了风机运维效率。

附图说明

图1为本发明一种可转换形态的吸附式风电叶片检测机器人的示意图；

图2为一种可转换形态的吸附式风电叶片检测机器人的驱动模块示意图；

图3为一种可转换形态的吸附式风电叶片检测机器人的检测模块示意图；

图4为一种可转换形态的吸附式风电叶片检测机器人的牵引吸附模块示意图。

其中：驱动模块(1)、车体(2)、行走模块(3)、检测模块(4)和牵引吸附模块(5)；回转体(1-1)、一端带有内球面的支撑杆(1-2)、直齿轮(1-3)、直齿轮电机(1-4)、弹性柱体(1-5)、一端带有外球面的中心杆(1-6)；升降平台(4-1)、弹性压力控制机构(4-2)、多功能夹紧机构(4-3)、探头(4-4)；支座(5-1)、转轨电机(5-2)、转轨(5-3)、固定帽(5-4)、复位弹簧(5-5)、吸附块(5-6)、弹性密封板(5-7)、气管(5-8)、外壳(5-9)、真空泵(5-10)、片状压力传感器(5-11)；一端带有内球面的回转体电机(1-1-1)、差速器(1-1-2)、扇叶(1-1-3)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的说明。然而应当理解，附图的提供仅为了本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。

如图1所示，本发明提供了一种用于风机塔筒缺陷定位标记爬壁机器人，其包括驱动模块(1)、车体(2)、行走模块(3)、检测模块(4)和牵引吸附模块(5)；所述的驱动模块(1)通过转动副与所述车体(2)壁面相连，用于实现机器人的起落和叶片检测时机器人的行走功能；所述的行走模块(3)通过转动副安装在所述车体(2)底部，用于实现机器人行走功能；所述的检测模块(4)通过螺栓连接固定在所述车体(2)内侧壁面上，用于实现叶片缺陷检测功能；所述的牵引吸附模块(5)通过螺栓连接安装在所述车体(2)顶部内表面，用于实现机器人吸附叶片的功能。

如图2所示，所述的驱动模块(1)包括回转体(1-1)、一端带有内球面的支撑杆(1-2)、直齿轮(1-3)、直齿轮电机(1-4)、弹性柱体(1-5)、一端带有外球面的中心杆(1-6)；所述的回转体(1-1)通过球面副安装在所述一端带有内球面的支撑杆(1-2)内侧球面上；所述的一端带有外球面的中心杆(1-6)的一侧与所述弹性柱体(1-5)胶接在所述一端带有内球面的支撑杆(1-2)球面端底面，另一侧通过球面副安装在所述回转体(1-1)下表面，用于实现所述回转体(1-1)定位和转动；所述的直齿轮(1-3)有八个，均匀分布在驱动模块(1)两侧，四个相邻的所述直齿轮(1-3)两两啮合，其中一侧的四个齿轮与所述直齿轮电机(1-4)相连接，作为动力的输入端，为齿轮传动提供动力，另一侧的四个齿轮作为支撑端，支撑端外侧的齿轮与输入端外侧的齿轮通过所述一端带有内球面的支撑杆(1-2)连接，用于实现八个所述直齿轮(1-3)同时转动90°功能。

如图2所示，所述的回转体(1-1)包括一端带有内球面的回转体电机(1-1-1)、差速器(1-1-2)、扇叶(1-1-3)；所述的一端带有内球面的回转体电机(1-1-1)和所述扇叶(1-1-3)通过所述差速器(1-1-2)连接，通过驱动所述扇叶(1-1-3)自转，调整扇叶角度，进而控制行进速度。

如图3所示，所述的检测模块(4)包括升降平台(4-1)、弹性压力控制机构(4-2)、多功能夹紧机构(4-3)、探头(4-4)；所述的升降平台(4-1)与所述多功能夹紧机构(4-3)通过所述弹性压力控制机构(4-2)相连，所述的升降平台(4-1)用于实现所述检测模块(4)升降功能，所述弹性压力控制机构(4-2)用于控制探头与风机叶片间压紧力；所述的探头(4-4)有圆柱体和长方体两种规格，通过锁紧螺栓安装在所述多功能夹紧机构(4-3)上，用于实现叶片缺陷检测功能。

如图4所示，所述的牵引吸附模块(5)由支座(5-1)、转轨电机(5-2)、转轨(5-3)、固定帽(5-4)、复位弹簧(5-5)、吸附块(5-6)、弹性密封板(5-7)、气管(5-8)、外壳(5-9)、真空泵(5-10)、片状压力传感器(5-11)组成；所述的转轨电机(5-2)通过所述支座(5-1)与所述转轨(5-3)连接，用以转动所述转轨(5-3)；所述转轨(5-3)和所述外壳(5-9)通过所述复位弹簧(5-5)连接；所述的固定帽(5-4)一端焊接在所述外壳(5-9)上，另一端通过高副与所述转轨(5-3)轨道上侧面配合，用于实现升降功能；所述的弹性密封板(5-7)和所述外壳(5-9)通过所述吸附块(5-6)连接，所述的吸附块(5-6)与所述真空泵(5-10)通过所述气管(5-8)连接，用于实现吸附功能；所述的片状压力传感器(5-11)胶接安装在所述转轨(5-3)上，用于控制所述吸附块(5-6)实现吸附功能。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。