CN108488047A - 一种塔筒维护机器人及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种塔筒维护机器人，用于除去铁质塔筒上的铁锈，其包括车架、安放在车架上的四个履带行走机构、除锈机构和喷漆机构；四个履带行走机构分别设置在车架的四个边角处，履带行走机构包括第一电机和两个磁轮；两个磁轮之间通过履带传动连接，磁轮至少部分采用磁性材料制成；第一电机与磁轮连接，用于驱动磁轮转动；除锈机构包括硬刷刷轮、软刷刷轮、支承座和驱动机构；驱动机构能驱动硬刷刷轮和软刷刷轮转动，还能驱动支承座带动硬刷刷轮和软刷刷轮靠近或远离塔筒；喷漆机构包括储漆箱、喷杆和离心泵。
Description
技术领域
本发明涉及一种塔筒维护机器人及其系统。
背景技术
风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。同时我国风能资源丰富，可利用的风能资源十分多。由此大型的风力发电机组应运而生。虽然近年来我国风电产业发展迅猛，在单机容量不仅不断增大，而且装机数量也在不断增加，然而我国风电维护的技术水平还很低，风力发电机塔筒清理、维护发展不完善，通常采用人工的方法对风力发电机塔筒清洗、除锈、补漆，但人工的方式存在很多弊端，例如工作周期过长、危险性大、效率低等。
发明内容
本发明正是针对现有技术存在的不足，提供了一种塔筒维护机器人及其系统。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种塔筒维护机器人，用于除去铁质塔筒上的铁锈，包括：车架、安放在车架上的四个履带行走机构、除锈机构和喷漆机构；
所述四个履带行走机构分别设置在所述车架的四个边角处，所述履带行走机构包括第一电机和两个磁轮；两个磁轮之间通过履带传动连接，所述磁轮至少部分采用磁性材料制成；所述第一电机与所述磁轮连接，用于驱动所述磁轮转动；
所述除锈机构包括硬刷刷轮、软刷刷轮、支承座和驱动机构；所述硬刷刷轮和软刷刷轮分别位于所述车架的前后两侧，所述硬刷刷轮和软刷刷轮分别通过前轴和后轴转动连接在所述支承座上，并受所述支承座支撑；所述驱动机构能驱动所述硬刷刷轮和软刷刷轮转动，还能驱动所述支承座带动硬刷刷轮和软刷刷轮靠近或远离所述塔筒；
所述喷漆机构包括储漆箱、喷杆和离心泵，所述离心泵的进液口通过管道与所述储漆箱连通，所述离心泵的出液口通过管道与所述喷杆连通，所述喷杆的尾端设有喷口。
优选地，所述驱动机构包括第二电机、第三电机和两根导向杆，所述第二电机和两根导向杆均安装在所述车架上，所述第二电机驱动连接有螺杆，所述螺杆和所述导向杆均穿设于所述支承座内，所述螺杆通过螺纹连接方式与所述支承座配合；所述第三电机安装在所述支承座上，所述第三电机通过齿轮传动机构与所述前轴和后轴传动连接。
优选地，所述齿轮传动机构包括N个传动齿轮，N≥3，其中两个传动齿轮分别套装在所述前轴和后轴上，一个齿轮套装在所述第三电机的转轴外周。
优选地，所述喷漆机构还包括第四电机和中转药杆，所述第四电机固定在所述车架上，所述第四电机与所述中转药杆驱动连接，并能驱动所述中转药杆转动，所述中转药杆两端封闭，所述喷杆穿设于所述中转药杆内，并与所述中转药杆密封连接，所述中转药杆通过管道与所述离心泵的出液口连通。
优选地，所述喷漆机构还包括气缸、第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆一端水平套装在所述第四电机的转轴外周，所述第三连杆一端连接在所述中转药杆背离所述喷杆一端，所述第二连杆两端分别与第三连杆另一端和第一连杆的另一端铰接，所述第二连杆和第三连杆的连接处设有环形连接件，所述环形连接件的两端分别与所述第二连杆和第三连杆铰接，所述气缸的固定端铰接在所述第一连杆上，所述气缸的活塞端铰接在所述环形连接件上。
本发明还提出了一种塔筒机器人系统，其包括塔筒维护机器人和主控端；所述塔筒维护机器人具有控制仓，所述控制仓内设有控制模块、电源模块和动力驱动模块，所述电源模块用于对塔筒维护机器人的电气元件进行供电，所述控制模块通过动力驱动模块驱动履带行走机构、除锈机构和喷漆机构工作，所述控制模块通过电缆与所述主控端通讯连接，所述塔筒维护机器人底部在前、中、后位置依次设有一个摄像头，所述塔筒维护机器人上还安放有气压高度传感器、螺旋仪传感器，所述摄像头、气压高度传感器、螺旋仪传感器均与所述主控端通讯连接；所述主控端包括控制柜，所述控制柜内设有分别与鼠标和键盘相连接的工控机，通过显示屏看到摄像头捕捉到的塔筒的图像信息，并能够看到塔筒维护机器人的高度信息以及运动方位信息，通过工控机向控制仓发送信号能控制整个水下清淤机器人的工作状态。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
由于磁轮能够对铁质的塔筒产生吸附力，该吸附力为机器人提供垂直于塔筒的正压力，使得履带与塔筒产生摩擦力，机器人在向上竖直运动过程中不至于受重力掉下塔筒，提高了机器人与塔筒之间连接的紧密性，保证了维护工作得以正常进行。由于每个履带行走机构均包括两个磁轮，而两个磁轮之间连接的履带能够提高机器人与塔筒的接触面积，使机器人能够紧紧的贴附到塔筒的表面，从而进一步提高了机器人与塔筒之间连接的紧密性。由于硬刷刷轮的转动能够将铁锈由塔筒上剥离开来，由于软刷刷轮能够将固态杂质清扫除去，通过硬刷刷轮和软刷刷轮的协同作用，能够有效清理掉塔筒表面的铁锈和其他杂质，有助于保证后续喷漆的处理效果。根据塔筒的生锈状况还能够通过驱动机构驱动硬刷刷轮和软刷刷轮靠近或远离塔筒，以使硬刷刷轮和软刷刷轮能够充分作用于塔筒的生锈部位，除锈效果更佳。通过喷漆机构能够对完成除锈的塔筒的生锈部分进行喷漆，以减缓塔筒受到的侵蚀作用，有助于延长塔筒的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中喷漆机构的结构示意图。
图3是图1中除锈结构的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
参照图1-3，本发明提出了一种塔筒维护机器人，用于除去铁质塔筒上的铁锈，其包括车架4、安放在车架4上的四个履带行走机构3、除锈机构和喷漆机构2。
所述四个履带行走机构3分别设置在所述车架4的四个边角处，所述履带行走机构3包括第一电机6和两个磁轮。两个磁轮之间通过履带5传动连接，所述磁轮至少部分采用磁性材料制成。所述第一电机6与所述磁轮连接，用于驱动所述磁轮转动。
参照图3，所述除锈机构包括硬刷刷轮7、软刷刷轮9、支承座13和驱动机构。所述硬刷刷轮7和软刷刷轮9分别位于所述车架4的前后两侧，所述硬刷刷轮7和软刷刷轮9分别通过前轴11和后轴12转动连接在所述支承座13上，并受所述支承座13支撑。所述驱动机构能驱动所述硬刷刷轮7和软刷刷轮9转动，还能驱动所述支承座13带动硬刷刷轮7和软刷刷轮9靠近或远离所述塔筒。
参照图2，所述喷漆机构2包括储漆箱29、喷杆27和离心泵28，所述离心泵28的进液口通过管道与所述储漆箱29连通，所述离心泵28的出液口通过管道与所述喷杆27连通，所述喷杆27的尾端设有喷口。
本方案的原理如下：将塔筒机器人的四条履带5贴附在塔筒的外壁上，通过履带行走机构3驱动该机器人顺着塔筒上爬。在机器人的硬刷刷轮7正对塔筒的生锈部位时，通过驱动机构驱动硬刷刷轮7靠近生锈部位，并驱动硬刷刷轮7转动，硬刷刷轮7在转动过程中作用于铁锈，以将铁锈由塔筒上剥离开来，其后机器人继续上爬。在机器人的软刷刷轮9正对塔筒的生锈部位时，通过驱动机构驱动软刷刷轮9靠近生锈部位，并驱动软刷刷轮9转动，软刷刷轮9在转动过程中对上述生锈部位清理，以将固态杂质由塔筒上清理出去，其后机器人继续上爬。在机器人喷杆27的喷口靠近上述生锈部位时，离心泵28将储漆箱29内的油漆通过喷杆27的喷口喷射向上述生锈部位，从而完一次除锈过程。
本方案具有如下效果：
由于磁轮能够对铁质的塔筒产生吸附力，该吸附力为机器人提供垂直于塔筒的正压力，使得履带5与塔筒产生摩擦力，机器人在向上竖直运动过程中不至于受重力掉下塔筒，提高了机器人与塔筒之间连接的紧密性，保证了维护工作得以正常进行。由于每个履带行走机构3均包括两个磁轮，而两个磁轮之间连接的履带5能够提高机器人与塔筒的接触面积，使机器人能够紧紧的贴附到塔筒的表面，从而进一步提高了机器人与塔筒之间连接的紧密性。由于硬刷刷轮7的转动能够将铁锈由塔筒上剥离开来，由于软刷刷轮9能够将固态杂质清扫除去，通过硬刷刷轮7和软刷刷轮9的协同作用，能够有效清理掉塔筒表面的铁锈，有助于保证后续喷漆的处理效果。根据塔筒的生锈状况还能够通过驱动机构驱动硬刷刷轮7和软刷刷轮9靠近或远离塔筒，以使硬刷刷轮7和软刷刷轮9能够充分作用于塔筒的生锈部位，除锈效果更佳。通过喷漆机构2能够对完成除锈的塔筒的生锈部分进行喷漆，以减缓塔筒受到的侵蚀作用，有助于延长塔筒的使用寿命。
为了实现对该机器人行走路径的调整，位于所述车架4前侧的两个履带行走机构3均还包括用于控制所述磁轮转向的舵机8。
在有的实施例中，所述驱动机构包括第二电机16、第三电机(未画出)和两根导向杆15，所述第二电机16和两根导向杆15均安装在所述车架4上，所述第二电机16驱动连接有螺杆17，所述螺杆17和所述导向杆15均穿设于所述支承座13内，所述螺杆17通过螺纹连接方式与所述支承座13配合。所述第三电机安装在所述支承座13上，所述第三电机通过齿轮传动机构与所述前轴11和后轴12传动连接。
在需要驱动硬刷刷轮7和软刷刷轮9靠近或远离塔筒时，启动第二电机16，第二电机16驱动螺杆17正向或反向转动，以使支承座13带动硬刷刷轮7和软刷刷轮9进行相应的运动。在需要驱动硬刷刷轮7和软刷刷轮9转动时，启动第三电机，第三电机通过齿轮传动机构同时驱动硬刷刷轮7和软刷刷轮9动作。具体地，所述齿轮传动机构包括N个传动齿轮14，N≥3，其中两个传动齿轮14分别套装在所述前轴11和后轴12上，一个齿轮套装在所述第三电机的转轴外周。
在有的实施例中，所述喷漆机构2还包括第四电机21和中转药杆26，所述第四电机21固定在所述车架4上，所述第四电机21与所述中转药杆26驱动连接，并能驱动所述中转药杆26转动，所述中转药杆26两端封闭，所述喷杆27穿设于所述中转药杆26内，并与所述中转药杆26密封连接，所述中转药杆26通过管道与所述离心泵28的出液口连通。通过第四电机21驱动带动喷杆27转动，有助于实现精准喷漆。
在有的实施例中，所述喷漆机构2还包括气缸23、第一连杆22、第二连杆25和第三连杆，所述第一连杆22一端水平套装在所述第四电机21的转轴外周，所述第三连杆一端连接在所述中转药杆26背离所述喷杆27一端，所述第二连杆25两端分别与第三连杆另一端和第一连杆22的另一端铰接，所述第二连杆25和第三连杆的连接处设有环形连接件24，所述环形连接件24的两端分别与所述第二连杆25和第三连杆铰接，所述气缸23的固定端铰接在所述第一连杆22上，所述气缸23的活塞端铰接在所述环形连接件24上。通过气缸23能够调节喷管与塔筒之间的夹角，从而进一步提高喷漆的精准性。
本发明还提出了一种塔筒维护机器人系统，包括上述塔筒维护机器人，该系统还包括主控端。所述塔筒维护机器人具有控制仓，所述控制仓内设有控制模块、电源模块和动力驱动模块，所述电源模块用于对塔筒维护机器人的电气元件进行供电，所述控制模块通过动力驱动模块驱动履带行走机构3、除锈机构和喷漆机构2工作，所述控制模块通过电缆与所述主控端通讯连接，所述塔筒维护机器人底部在前、中、后位置依次设有一个摄像头，所述塔筒维护机器人上还安放有气压高度传感器、螺旋仪传感器，所述摄像头、气压高度传感器、螺旋仪传感器均与所述主控端通讯连接。所述主控端包括控制柜，所述控制柜内设有分别与鼠标和键盘相连接的工控机，通过显示屏看到摄像头捕捉到的塔筒的图像信息，并能够看到塔筒维护机器人的高度信息以及运动方位信息，通过工控机向控制仓发送信号能控制整个水下清淤机器人的工作状态。
本方案中的气压高度传感器是通过气压判定机器人的高度，当达到最高时候，舵机8控制轮子的转向，完成下个阶段的清扫。螺旋仪传感器主要保证机器人在运动时候，运动方向和水平方向夹角不变，从而保证机器人沿直线运动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种塔筒维护机器人，用于除去铁质塔筒上的铁锈，其特征在于，包括：车架、安放在车架上的四个履带行走机构、除锈机构和喷漆机构；
所述四个履带行走机构分别设置在所述车架的四个边角处，所述履带行走机构包括第一电机和两个磁轮；两个磁轮之间通过履带传动连接，所述磁轮至少部分采用磁性材料制成；所述第一电机与所述磁轮连接，用于驱动所述磁轮转动；
所述除锈机构包括硬刷刷轮、软刷刷轮、支承座和驱动机构；所述硬刷刷轮和软刷刷轮分别位于所述车架的前后两侧，所述硬刷刷轮和软刷刷轮分别通过前轴和后轴转动连接在所述支承座上，并受所述支承座支撑；所述驱动机构能驱动所述硬刷刷轮和软刷刷轮转动，还能驱动所述支承座带动硬刷刷轮和软刷刷轮靠近或远离所述塔筒；
所述喷漆机构包括储漆箱、喷杆和离心泵，所述离心泵的进液口通过管道与所述储漆箱连通，所述离心泵的出液口通过管道与所述喷杆连通，所述喷杆的尾端设有喷口。
2.根据权利要求1所述的塔筒维护机器人，其特征在于，所述驱动机构包括第二电机、第三电机和两根导向杆，所述第二电机和两根导向杆均安装在所述车架上，所述第二电机驱动连接有螺杆，所述螺杆和所述导向杆均穿设于所述支承座内，所述螺杆通过螺纹连接方式与所述支承座配合；所述第三电机安装在所述支承座上，所述第三电机通过齿轮传动机构与所述前轴和后轴传动连接。
3.根据权利要求2所述的塔筒维护机器人，其特征在于，所述齿轮传动机构包括N个传动齿轮，N≥3，其中两个传动齿轮分别套装在所述前轴和后轴上，一个齿轮套装在所述第三电机的转轴外周。
4.根据权利要求1所述的塔筒维护机器人，其特征在于，所述喷漆机构还包括第四电机和中转药杆，所述第四电机固定在所述车架上，所述第四电机与所述中转药杆驱动连接，并能驱动所述中转药杆转动，所述中转药杆两端封闭，所述喷杆穿设于所述中转药杆内，并与所述中转药杆密封连接，所述中转药杆通过管道与所述离心泵的出液口连通。
5.根据权利要求4所述的塔筒维护机器人，其特征在于，所述喷漆机构还包括气缸、第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆一端水平套装在所述第四电机的转轴外周，所述第三连杆一端连接在所述中转药杆背离所述喷杆一端，所述第二连杆两端分别与第三连杆另一端和第一连杆的另一端铰接，所述第二连杆和第三连杆的连接处设有环形连接件，所述环形连接件的两端分别与所述第二连杆和第三连杆铰接，所述气缸的固定端铰接在所述第一连杆上，所述气缸的活塞端铰接在所述环形连接件上。
6.一种塔筒机器人系统，包括权利要求1-5任一项所述的塔筒维护机器人，其特征在于，还包括主控端；所述塔筒维护机器人具有控制仓，所述控制仓内设有控制模块、电源模块和动力驱动模块，所述电源模块用于对塔筒维护机器人的电气元件进行供电，所述控制模块通过动力驱动模块驱动履带行走机构、除锈机构和喷漆机构工作，所述控制模块通过电缆与所述主控端通讯连接，所述塔筒维护机器人底部在前、中、后位置依次设有一个摄像头，所述塔筒维护机器人上还安放有气压高度传感器、螺旋仪传感器，所述摄像头、气压高度传感器、螺旋仪传感器均与所述主控端通讯连接；所述主控端包括控制柜，所述控制柜内设有分别与鼠标和键盘相连接的工控机，通过显示屏看到摄像头捕捉到的塔筒的图像信息，并能够看到塔筒维护机器人的高度信息以及运动方位信息，通过工控机向控制仓发送信号能控制整个水下清淤机器人的工作状态。
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