CN113027706A - 一种用以检测风机叶片的机器人装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用以检测风机叶片的机器人装置，包括一机器人，机器人包括：一多关节的串联主体，包括复数个串联关节；一第一吸盘，通过一回转装置连接于串联主体的一端，用以可控制的吸附或脱离待检测风机表面；一第二吸盘，通过一第一摆动装置连接于串联主体的另一端，用以可控制的吸附或脱离待检测风机表面；一测量装置，用以测量复数个串联关节、第一吸盘及第二吸盘的状态；一控制装置，分别连接测量装置、复数个串联关节、第一吸盘及第二吸盘，用以根据测量装置的测量数据控制复数个串联关节、第一吸盘及第二吸盘执行预定的动作。有益效果是：本发明结构连接紧凑能够根据风机叶片表面的不同曲率自动调整机器人姿态以完成对叶片的检测。

Description

一种用以检测风机叶片的机器人装置

技术领域

本发明涉及风机叶片检测技术领域，尤其涉及一种用以检测风机叶片的机器人装置。

背景技术

随着地球环境的恶化以及不可再生资源的逐渐枯竭，国家越来越重视风力发电等新能源的应用与开发。风力发电机作为主要的节能技术之一，近年来的装机量不断增长，但与此同时，在风力发电机的使用过程中，因环境等因素的影响，风机叶片故障问题层出不穷，从而造成停机或更为重大的损失。因此，对风机叶片的检测与维护的研究显得迫在眉睫。

现有技术下的风机叶片检测装置对叶片表面复杂的曲面适应性较差，存在一定局限性，且检测效率低，智能化程度不高，导致无法真正解决风电叶片检修的需求。因此，针对上述问题，本发明提出一种用以检测风机叶片的机器人检测系统。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用以检测风机叶片的机器人装置，包括一机器人，所述机器人包括：

一多关节的串联主体，包括复数个串联关节；

一第一吸盘，通过一回转装置连接于所述串联主体的一端，用以可控制的吸附或脱离待检测风机表面；

一第二吸盘，通过一第一摆动装置连接于所述串联主体的另一端，用以可控制的吸附或脱离待检测风机表面；

一测量装置，分别连接所述复数个串联关节、所述第一吸盘及所述第二吸盘，用以测量所述复数个串联关节、所述第一吸盘及所述第二吸盘的状态；

一控制装置，分别连接所述测量装置、所述复数个串联关节、所述第一吸盘及所述第二吸盘，用以根据所述测量装置的测量数据控制所述复数个串联关节、所述第一吸盘及所述第二吸盘执行预定的动作。

优选的，所述复数个串联关节包括：

一第一关节，所述回转装置设置于所述第一关节上；

一第二关节，通过一第二摆动装置连接所述第一关节；

一第三关节，固定于所述第二关节背向所述第一关节的一端，所述第三关节背向所述第二关节的一端设置有第三摆动装置；

一第四关节，一端连接所述第三摆动装置，另一端设置有一第四摆动装置；

一第五关节，一端连接所述第四摆动装置，另一端设置有所述第一摆动装置。

优选的，所述测量装置包括：

复数个测距传感器，均匀设置于所述第一吸盘及所述第二吸盘上，用以测量所述第一吸盘及所述第二吸盘上的各个部位与待检测风机表面的距离；

复数个倾角传感器，分别设置于每个所述串联关节，用以测量每个所述串联关节的角度；

复数个压力传感器，分别设置于所述第一吸盘及所述第二吸盘上，用以检测所述第一吸盘及所述第二吸盘的吸附力。

优选的，还包括复数个电机，每个所述电机分别对应传动连接所述第一摆动装置、所述第二摆动装置、所述第三摆动装置、所述第四摆动装置及所述回转装置，用以分别驱动所述第一摆动装置、所述第二摆动装置、所述第三摆动装置、所述第四摆动装置及所述回转装置。

优选的，所述复数个串联关节为中空结构，用以控制所述复数个电机的线缆设置于所述中空结构中。

优选的，所述控制装置分别连接所述测量装置、所述第一吸盘、所述第二吸盘及所述复数个电机，用以根据所述测量装置获得的测量数据，向所述第一吸盘、所述第二吸盘及所述复数个电机发送控制指令。

优选的，还包括清洁装置，所述清洁装置分别设置于所述第一吸盘及所述第二吸盘中，用以清洗所述风机叶片表面。

优选的，一种用以检测风机叶片的机器人检测方法，应用于上述任一所述的用以检测风机叶片的机器人检测系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1,根据测量装置的测量数据获取所述机器人的位置状态；

步骤S2，将所述机器人的位置状态映射至一笛卡尔坐标系中；

步骤S3，向所述控制装置发送一目标位置于所述笛卡尔坐标系中的坐标；

步骤S4，所述控制装置控制所述机器人移动至所述目标位置；

步骤S5，检测所述目标位置表面状况。

优选的，所述步骤S4包括：

步骤S41，判断所述机器人当前支撑足，如所述第一吸盘对应的一端为所述当前支撑足则执行步骤S42，如所述第二吸盘对应的一端为所述当前支撑足则执行步骤S43；

步骤S42，以所述第二吸盘为当前吸盘，并执行步骤S44；

步骤S43，以所述第一吸盘为当前吸盘；

步骤S44，释放所述当前吸盘；

步骤S45，通过所述复数个串联关节抬起所述当前吸盘；

步骤S46，根据所述坐标将所述当前吸盘移动至所述目标位置上方；

步骤S47，通过所述复数个串联关节调整所述当前吸盘，使所述当前吸盘与所述目标位置所在面平行；

步骤S48，通过所述复数个串联关节使所述当前吸盘放下，并启动所述当前吸盘，使所述当前吸盘吸附于所述目标位置，并执行所述步骤S5。

优选的，所述步骤S46包括：

步骤S461，通过所述复数个串联关节使所述当前吸盘放下；

步骤S462，启动所述当前吸盘，使所述当前吸盘吸附于所述目标位置；

步骤S463，判断所述步骤S462的吸附力是否满足要求，如否则返回所述步骤S462。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：本发明使用方便，结构连接紧凑，能够控制机器人在风机叶片表面进行稳定且灵活地移动，还能够根据风机叶片表面的不同曲率自动调整机器人姿态以完成对叶片的检测，大大提高了作业效率节约了时间成本，进而避免突发故障造成的一系列连锁安全事故和不必要的经济损失。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，用以检测风机叶片的机器人装置的系统结构示意图；

图2为本发明的较佳的实施例中，用以检测风机叶片的机器人装置的机器人结构示意图；

图3为本发明的较佳的实施例中，用以检测风机叶片的机器人装置的实施流程示意图；

图4为本发明的较佳的实施例中，用以检测风机叶片的机器人装置的S4步骤流程示意图；

图5为本发明的较佳的实施例中，用以检测风机叶片的机器人装置的S46步骤流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种用以检测风机叶片的机器人检测方法，如图1所示，包括一机器人，机器人包括：

一多关节的串联主体1，包括复数个串联关节；

一第一吸盘2，通过一回转装置11连接于串联主体的一端，用以可控制的吸附或脱离待检测风机表面；

一第二吸盘3，通过一第一摆动装置13连接于串联主体的另一端，用以可控制的吸附或脱离待检测风机表面；

一测量装置4，分别连接复数个串联关节、第一吸盘2及第二吸盘3，用以测量复数个串联关节、第一吸盘2及第二吸盘3的状态；

一控制装置5，分别连接测量装置4、复数个串联关节、第一吸盘2及第二吸盘3，用以根据测量装置4的测量数据控制复数个串联关节、第一吸盘2及第二吸盘3执行预定的动作。

现提供一具体实施例对本技术方案进行进一步阐释和说明：

在对风机叶片的检测过程中，通过控制装置5控制复数个串联关节、第一吸盘2及第二吸盘3执行预定的动作，从而驱动机器人在风机上实现蠕动步态，旋转步态以及翻转步态运动；并且在机器人运动过程中，通过测量装置4实时测量机器人上的复数个串联关节、第一吸盘2及第二吸盘3的状态，连接于测量装置4的控制装置5可接收测量装置4发送的测量数据，并根据测量数据控制复数个串联关节的姿态，以及控制第一吸盘2及第二吸盘3吸附或脱离待检测风机表面，从而实现了机器人在风机上运动的灵活性与稳定性；检机器人运动至风机叶片位置，机器人两端会与风机叶片表面进行紧密贴合，从而检测叶片表面信息，进而能够有效避免因叶片故障造成的一系列连锁安全事故和不必要的经济损失。

本发明的较佳的实施例中，如图2所示，复数个串联关节包括：

一第一关节12，回转装置11设置于第一关节12上；

一第二关节14，通过一第一摆动装置15连接第一关节12；

一第三关节16，固定于第二关节14背向第一关节12的一端，第三关节16背向第二关节14的一端设置有第三摆动装置17；

一第四关节18，一端连接第三摆动装置17，另一端设置有一第四摆动装置19；

一第五关节，一端连接第四摆动装置19，另一端设置有第一摆动装置13。

具体地，本实施例中，各个关节通过对应的摆动装置依次紧凑连接，且各个关节之间具有五个自由度，使机器人能够在运动过程中调整各个摆动装置的角度以改变机器人的姿态，从而适配于风机表面，进而保证第一吸盘2及第二吸盘3对风机表面进行可靠吸附。

本发明的较佳的实施例中，测量装置4包括：

复数个测距传感器41，均匀设置于第一吸盘2及第二吸盘3上，用以测量第一吸盘2及第二吸盘3上的各个部位与待检测风机表面的距离；

复数个倾角传感器42，分别设置于每个串联关节，用以测量每个串联关节的角度；

复数个压力传感器43，分别设置于第一吸盘2及第二吸盘3上，用以检测第一吸盘2及第二吸盘3的吸附力。

具体地，本实施例中，第一吸盘2与第二吸盘3的吸附面上各设置有三个测距传感器41，通过三个测距传感器41能够测量吸盘上三个位置至风机表面的距离分别为L1、L2、L3，并将对应距离测量数据发送至控制装置5；每个串联关节分别设置有倾角传感器42，用以检测各个关节的角度，并将对应的角度测量数据发送至控制装置5；第一吸盘2与第二吸盘3还分别设置有压力传感器43，用以检测吸盘的气压，并将对应的气压测量数据发送至控制装置5。

本发明的较佳的实施例中，还包括复数个电机6，每个电机6分别对应传动连接第一摆动装置13、第一摆动装置15、第三摆动装置17、第四摆动装置19及回转装置11，用以分别驱动第一摆动装置13、第而摆动装置、第三摆动装置17、第四摆动装置19及回转装置11。

本发明的较佳的实施例中，复数个串联关节为中空结构，用以控制复数个电机6的线缆10设置于中空结构中。

本发明的较佳的实施例中，控制装置5分别连接测量装置4、第一吸盘2、第二吸盘3及复数个电机6，用以根据测量装置4获得的测量数据，向第一吸盘2、第二吸盘3及复数个电机6发送控制指令。

具体地，本实施例中，第一摆动装置13、第一摆动装置15、第三摆动装置17、第四摆动装置19及回转装置11分别传动连接对应的电机6，控制装置5可根据测量装置4发送的测量数据计算机器人的姿态，并产生对应的控制指令发送至第一吸盘2、第二吸盘3及复数个电机6，从而驱动第一吸盘2、第二吸盘3、第一摆动装置13、第一摆动装置15、第三摆动装置17、第四摆动装置19及回转装置11，以对机器人的姿态进行调整，以达到L1、L2、L3三个距离相等，从而使吸盘平行于风机表面，进而保证机器人作业时吸盘能够对风机表面进行可靠吸附，提高了机器人的作业效率。

本发明的较佳的实施例中，还包括清洁装置7，清洁装置7分别设置于第一吸盘2及第二吸盘3中，用以清洗风机叶片表面。

具体地，本实施例中，清洁装置7可在吸盘吸附待检测叶片表面的同时对叶片表面进行自动清洗及除尘，在机器人配置摄像装置的应用场景中，可使机器人拍摄获取的叶片表面图像更加清晰。

本发明的较佳的实施例中，一种用以检测风机叶片的机器人检测方法，应用于上述任一的用以检测风机叶片的机器人检测系统，其特征在于，如图3所示，包括以下步骤：

步骤S1,根据测量装置4的测量数据获取机器人的位置状态；

步骤S2，将机器人的位置状态映射至一笛卡尔坐标系中；

步骤S3，向控制装置5发送一目标位置于笛卡尔坐标系中的坐标；

步骤S4，控制装置5控制机器人移动至目标位置；

步骤S5，检测目标位置表面状况。

具体地，本实施例中，机器人检测工作开始前，需通过测量装置4获取机器人当前的位置状态信息，并将机器人的位置状态映射至一笛卡尔坐标系中，用户操作端可对待检测的目标位置进行设定，并通过控制装置5将设定的目标位置发送至笛卡尔坐标系中的坐标，使机器人动作的控制具有量化依据，在机器人动作过程中配合测量装置4实时获取机器人的位置状态信息，可进一步将整个移动动作细分成多个分动作，配合坐标位置逐步控制机器人移动至待检测的目标位置，并完成对目标位置表面的检测。

本发明的较佳的实施例中，如图4所示，步骤S4包括：

步骤S41，判断机器人当前支撑足，如第一吸盘2对应的一端为当前支撑足则执行步骤S42，如第二吸盘3对应的一端为当前支撑足则执行步骤S43；

步骤S42，以第二吸盘3为当前吸盘，并执行步骤S44；

步骤S43，以第一吸盘2为当前吸盘；

步骤S44，释放当前吸盘；

步骤S45，通过复数个串联关节抬起当前吸盘；

步骤S46，根据坐标将当前吸盘移动至目标位置上方；

步骤S47，通过复数个串联关节调整当前吸盘，使当前吸盘与目标位置所在面平行；

步骤S48，通过复数个串联关节使当前吸盘放下，并启动当前吸盘，使当前吸盘吸附于目标位置，并执行步骤S5。

具体地，本实施例中，在机器人移动至目标位置的过程中，需判断机器人当前的支撑足，若第一吸盘2为当前支撑足则以第二吸盘3为当前吸盘；若第二吸盘3为当前支撑足则以第一吸盘2为当前吸盘，并释放当前吸盘，再通过复数个串联关节抬起当前吸盘，直至当前吸盘移动至目标位置上方，此时通过复数个串联关节调整当前吸盘的姿态，以达到当前吸盘与目标位置所在面平行，并通过复数个串联关节控制当前吸盘放下与目标位置表面接触，最后启动当前吸盘，使当前吸盘吸附于目标位置，并对目标位置完成检测。

本发明的较佳的实施例中，如图5所示，步骤S46包括：

步骤S461，通过复数个串联关节使当前吸盘放下；

步骤S462，启动当前吸盘，使当前吸盘吸附于目标位置；

步骤S463，判断步骤S462的吸附力是否满足要求，如否则返回步骤S462。

具体地，本实施例中，在当前吸盘对目标位置进行吸附的过程中，需对当前吸盘的吸附力进行检测，并判断当前吸盘的吸附力是否满足吸附要求，从而保证当前吸盘对目标位置能够可靠吸附，防止因当前吸盘的吸附力问题造成不必要的损失。

综上，本发明使用方便，结构连接紧凑，能够控制机器人在风机叶片表面进行稳定且灵活地移动，还能够根据风机叶片表面的不同曲率自动调整机器人姿态以完成对叶片的检测，大大提高了作业效率节约了时间成本，且还具备对叶片表面的清洗功能，从而保证了检测的质量，进而避免突发故障造成的一系列连锁安全事故和不必要的经济损失。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用以检测风机叶片的机器人装置，其特征在于，包括一机器人，所述机器人包括：

一多关节的串联主体，包括复数个串联关节；

一第一吸盘，通过一回转装置连接于所述串联主体的一端，用以可控制的吸附或脱离待检测风机表面；

一第二吸盘，通过一第一摆动装置连接于所述串联主体的另一端，用以可控制的吸附或脱离待检测风机表面；

一测量装置，分别连接所述复数个串联关节、所述第一吸盘及所述第二吸盘，用以测量所述复数个串联关节、所述第一吸盘及所述第二吸盘的状态；

一控制装置，分别连接所述测量装置、所述复数个串联关节、所述第一吸盘及所述第二吸盘，用以根据所述测量装置的测量数据控制所述复数个串联关节、所述第一吸盘及所述第二吸盘执行预定的动作。

2.根据权利要求1所述的用以检测风机叶片的机器人检测系统，其特征在于，所述复数个串联关节包括：

一第一关节，所述回转装置设置于所述第一关节上；

一第二关节，通过一第二摆动装置连接所述第一关节；

一第三关节，固定于所述第二关节背向所述第一关节的一端，所述第三关节背向所述第二关节的一端设置有第三摆动装置；

一第四关节，一端连接所述第三摆动装置，另一端设置有一第四摆动装置；

一第五关节，一端连接所述第四摆动装置，另一端设置有所述第一摆动装置。

3.根据权利要求1所述的用以检测风机叶片的机器人检测系统，其特征在于，所述测量装置包括：

复数个测距传感器，均匀设置于所述第一吸盘及所述第二吸盘上，用以测量所述第一吸盘及所述第二吸盘上的各个部位与待检测风机表面的距离；

复数个倾角传感器，分别设置于每个所述串联关节，用以测量每个所述串联关节的角度；

复数个压力传感器，分别设置于所述第一吸盘及所述第二吸盘上，用以检测所述第一吸盘及所述第二吸盘的吸附力。

4.根据权利要求3所述的用以检测风机叶片的机器人检测系统，其特征在于，还包括复数个电机，每个所述电机分别对应传动连接所述第一摆动装置、所述第二摆动装置、所述第三摆动装置、所述第四摆动装置及所述回转装置，用以分别驱动所述第一摆动装置、所述第二摆动装置、所述第三摆动装置、所述第四摆动装置及所述回转装置。

5.根据权利要求4所述的用以检测风机叶片的机器人装置，其特征在于，所述复数个串联关节为中空结构，用以控制所述复数个电机的线缆设置于所述中空结构中。

6.根据权利要求4所述的用以检测风机叶片的机器人装置，其特征在于，所述控制装置分别连接所述测量装置、所述第一吸盘、所述第二吸盘及所述复数个电机，用以根据所述测量装置获得的测量数据，向所述第一吸盘、所述第二吸盘及所述复数个电机发送控制指令。

7.根据权利要求1所述的用以检测风机叶片的机器人检测系统，其特征在于，还包括清洁装置，所述清洁装置分别设置于所述第一吸盘及所述第二吸盘中，用以清洗所述风机叶片表面。

8.一种用以检测风机叶片的机器人检测方法，应用于如权利要求1-7中任一所述的用以检测风机叶片的机器人检测系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1,根据测量装置的测量数据获取所述机器人的位置状态；

步骤S2，将所述机器人的位置状态映射至一笛卡尔坐标系中；

步骤S3，向所述控制装置发送一目标位置于所述笛卡尔坐标系中的坐标；

步骤S4，所述控制装置控制所述机器人移动至所述目标位置；

步骤S5，检测所述目标位置表面状况。

9.根据权利要求8所述的用以检测风机叶片的机器人检测方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

步骤S41，判断所述机器人当前支撑足，如所述第一吸盘对应的一端为所述当前支撑足则执行步骤S42，如所述第二吸盘对应的一端为所述当前支撑足则执行步骤S43；

步骤S42，以所述第二吸盘为当前吸盘，并执行步骤S44；

步骤S43，以所述第一吸盘为当前吸盘；

步骤S44，释放所述当前吸盘；

步骤S45，通过所述复数个串联关节抬起所述当前吸盘；

步骤S46，根据所述坐标将所述当前吸盘移动至所述目标位置上方；

步骤S47，通过所述复数个串联关节调整所述当前吸盘，使所述当前吸盘与所述目标位置所在面平行；

步骤S48，通过所述复数个串联关节使所述当前吸盘放下，并启动所述当前吸盘，使所述当前吸盘吸附于所述目标位置，并执行所述步骤S5。

10.根据权利要求9所述的用以检测风机叶片的机器人检测系统，其特征在于，所述步骤S46包括：

步骤S461，通过所述复数个串联关节使所述当前吸盘放下；

步骤S462，启动所述当前吸盘，使所述当前吸盘吸附于所述目标位置；

步骤S463，判断所述步骤S462的吸附力是否满足要求，如否则返回所述步骤S462。

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