CN113601525A - 面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，包括环形快速拆装圆环齿圈轨道平台、多模式轮式行走单元、焊接单元以及具有防水密封性的阳极块供给组件；其轮式行走单元具有多行走模式，能够实现运动路径规划优选；阳极块供给组件的储料室、排水室、给料室相互以转门封隔密封，通过各门开启连通、关闭密封切换，保证牺牲阳极块运送可靠；储料室防水密封性好，使得牺牲阳极块的水下存储无腐蚀；轮式行走单元驱动轮与筒壁接触，接触力可通过悬架弹簧预紧力调节；支撑连接组件可支撑环形轨道。环形平台两个机械手组装焊接阳极金属块与筒壁柱面，形成牺牲阳极块的阴极保护回路，实现对海上风电塔水下部分的保护。

Description

面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人

技术领域

本发明属于近海风力发电领域，具体涉及面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人。

背景技术

风能是世界范围内发展速度最快的新能源，同时也是可再生能源的重要组成部分。积极地开发和利用风能对于改善能源系统结构、缓解能源危机、保护生态环境具有深远的意义，是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要行动。中国拥有十分丰富的近海风能资源，我国海上风能的量值大约是陆地上风能的3倍，因此海上风能发电站是海上风能很好的一个开发途径。但由于风能发电塔材料往往为铁或钢，海水对其有着很强的腐蚀性，使风电塔的使用寿命大大缩短。

有鉴于此，常采用牺牲阳极块的方法实现对风电塔的保护，即用还原性比铁更强的金属与风电塔连接在一起，使其成为阳极承受海水腐蚀，而作为阴极的风电塔得到保护。为了能够将阳极块与风电塔进行连接，当下常用的方式为人工水下湿法焊接，即通过人工方式将阳极块焊接在风电塔筒的水下部分的表面上。

这种焊接方式虽然设备简单且操作灵活，但因在海底人眼的可见度较低，并且受海水压力影响较大，使得牺牲阳极块的水下人工定位至预定布设位置、及将其焊接至预定布设位置的难度高，并且极易产生焊接缺陷，从而使得施工成本高企不下以及使得牺牲阳极块的使用效果收到影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，能够通过行走轮实现螺旋、直线和锯齿行走模式，该机器人主要由环形快速拆装圆环齿圈轨道平台、多模式轮式行走装置、组装焊接机械手以及阳极块密封储存及运送装置组成，不仅能够在水下自动精准定位风电塔筒的预定布设位置，及高质量地进行牺牲阳极块的焊接，而且能够克服实施过程中牺牲阳极块在水下较长时间内的存储、输送、定位和自动焊接方面的难题，从而提高风电塔塔筒的水下部分的防腐性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案为：

面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，风电塔筒竖直设置在近海海域，其特征在于，包括环形轨道平台单元，套设在风电塔筒外，轮式行走单元，设置在环形轨道平台单元上；支撑连接组件，设置在环形轨道平台单元上且支撑连接组件与风电塔筒接触，用于对环形轨道平台单元提供支撑；以及焊接单元，包括可移动地设置在环形轨道平台单元上的焊接基座、及均设置在焊接基座上的阳极块供给组件和机械手组件，阳极块供给组件用于储存及供给牺牲阳极块，机械手组件用于将牺牲阳极块焊接在风电塔筒上，其中，轮式行走单元包括设置在环形轨道平台单元上的行走基座、及均设置在行走基座上的行走组件和转向组件，行走组件包括行走轮和行走驱动电机，转向组件包括转向筒、转向电机以及转向齿轮，行走轮可转动地设置在转向筒上，行走驱动电机用于驱动行走轮相对于转向筒进行转动，从而行走轮与风电塔筒滚动接触，转向筒的周向表面具有封闭的转向齿圈，且转向齿圈的轴线与行走轮的旋转轴线垂直，转向电机用于驱动转向齿轮转动，并且转向齿轮与转向齿圈啮合配合。

优选地，环形轨道平台单元呈圆环状，轮式行走单元和支撑连接组件的数量均为多个且均均匀地分布在环形轨道平台单元的周向上。

进一步地，环形轨道平台单元包括多个依次环形连接的弧面轨道组件，且多个弧面轨道组件之间存在预定均匀间隙，弧面轨道组件的表面具有水平设置的拼接齿段，多个拼接齿段依次连接形成沿风电塔筒的周向连续封闭设置的移动齿圈，焊接单元还包括移动组件，移动组件包括与移动齿轮圈啮合配合的移动齿轮和用于驱动移动齿轮旋转的移动驱动电机。

再进一步地，弧面轨道组件包括两个弧形导轨、连接卡板以及配合卡板，拼接齿段位于两个弧形导轨的其中一个的表面上，两个弧形导轨沿竖直方向设置且相向端面上均具有卡接腰槽和连接螺孔，支撑连接组件包括固定连接板，固定连接板的上下端面均均具有竖直设置且与连接螺孔对应的固定螺孔，两个弧形导轨通过固定连接板连接，卡接腰槽为两个，沿弧形导轨的延伸方向分别对称地设置在弧形导轨的两端，连接卡板和配合卡板分别插设在弧形导轨的两端的卡接腰槽内，连接卡板和配合卡板用于相互连接，从而将两个弧面轨道组件进行连接。

又进一步地，支撑连接组件还包括调节螺杆、活动连接板以及支撑杆，固定连接板还具有沿风电塔筒的径向设置的外调节螺孔，活动连接板位于风电塔筒与固定连接板之间，活动连接板具有与外调节螺孔同轴的内调节螺孔，调节螺杆自弧面轨道组件的凸弧面的外侧同时与外调节螺孔与内调节螺孔配合，支撑杆的一端安装在活动连接板上，另一端朝向风电塔筒设置，并且另一端与风电塔筒柔性接触，当调节螺杆旋转时，活动连接板带动支撑杆朝向或者远离风电塔筒移动。

进一步地，阳极块供给组件包括供给筒、设置在供给筒内的给料电动推杆、第三启闭板以及与供给筒一体成型的给料板，供给筒竖直设置，下端具有与内部连通的给料出口，第三启闭板可启闭的设置在给料出口上，给料电动推杆的活动端朝向给料出口，给料板位于供给筒的下端的外部且给料板与给料出口连续。

再进一步地，阳极块供应组件还包括第一启闭板、排水电动推杆、排水板、排水单向阀以及第二启闭板，供给筒自上至下依次通过第一隔板和第二隔板形成储料室、排水室以及给料室，储料室用于容纳牺牲阳极块，第一隔板和第二隔板上分别具有相对应的第一通过口和第二通过口，并且给料电动推杆设置在给料室，第一启闭板可启闭地设置在第一通过口上，第二启闭板可启闭地设置在第二通过口上，排水电动推杆和排水单向阀分别设置在排水室内的相对的两侧，且排水电动推杆的活动端朝向排水单向阀，排水单向阀朝向供给筒的外部单向可通过，排水板设置在排水电动推杆的活动端，排水板的轮廓与排水室的截面相应且配合。

进一步地，焊接单元还包括焊料筒和焊料供给管道，焊料筒用于容纳焊料，机械手组件包括均可旋转地设置在焊接基座上的取料机械臂和焊接机械臂，取料机械臂的自由端具有夹持爪，夹持爪用于从阳极块供给组件夹持牺牲阳极块并将其移动至位于风电塔筒的表面的预定布设位置的近旁，焊接机械臂的端部具有焊接枪，焊接枪具有容料腔，容料腔通过焊接供给管道与焊料筒连通，焊接枪用于通过焊料将牺牲阳极块焊接至预定布设位置。

进一步地，轮式行走单元还包括设置在行走基座上的弹簧组件，弹簧组件包括弹簧安装架、及均沿转向齿轮的旋转轴线设置的压紧弹簧和缓冲弹簧，压紧弹簧设置在行走基座和弹簧安装架之间，缓冲弹簧设置在行走基座上，且缓冲弹簧的一端朝向风电塔筒。

进一步地，转向组件还包括稳定齿轮，稳定齿轮与转向齿圈啮合配合，且稳定齿轮的旋转轴线与转向齿轮的旋转轴线平行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.因为本发明的面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人的环形轨道平台单元套设在风电塔筒上，焊接单元和行走组件均设置在环形轨道平台单元上，行走组件包括行走轮和行走驱动电机，转向组件包括转向筒、转向电机以及转向齿轮，行走轮可转动地设置在转向筒上，行走驱动电机用于驱动行走轮相对于转向筒进行转动，从而行走轮与风电塔筒滚动接触，转向筒的周向表面具有封闭的转向齿圈，且转向齿圈的轴线与行走轮的旋转轴线垂直，转向电机用于驱动转向齿轮转动，并且转向齿轮与转向齿圈啮合配合，当行走驱动电机转动时，行走轮相对于风电塔筒进行滚动，从而带动环形轨道平台单元相对于风电塔筒进行运动，当转动电机转动时，转向筒能够带动行走轮转动，即能够改变行走轮在风电塔筒表面的行进方向，因此，本发明的环形轨道平台单元相对于风电塔筒能够实现两种运动方式，一种是环绕风电塔筒转动并升降，其运动路径呈沿竖直方向延伸的螺旋线，且螺旋线的螺旋角可以是0-90°范围内的任意角度；另一种是沿竖直方向在风电塔筒上升降或沿风电塔筒的周向环绕风电塔筒旋转，其运动路径呈沿竖直方向延伸的直线或者呈水平的圆周，从而通过行走轮实现螺旋、直线和锯齿行走模式，能够自动且精准地定位至预定布设位置处进行焊接，进而大大地降低了施工成本以及避免了人工操作对牺牲阳极块的使用效果的影响。

2.因为本发明的环形轨道平台单元包括多个依次环形连接的弧面轨道组件，且多个弧面轨道组件之间存在预定均匀间隙，弧面轨道组件的表面具有水平设置的拼接齿段，多个拼接齿段依次连接形成沿风电塔筒的周向连续封闭设置的移动齿圈，焊接单元还包括移动组件，移动组件包括与移动齿轮圈啮合配合的移动齿轮和用于驱动移动齿轮旋转的移动驱动电机，因此，本发明通过弧面轨道组件间的预定均匀间隙能够在环境温度变化较大时，保证相互连接的弧面轨道组件不会因为热胀冷缩而发生弧面轨道组件之间互相挤压变形或者弧面轨道组件间的间隙变得过大而影响焊接单元在环形轨道平台单元上顺畅移动；通过拼接齿段和移动齿圈的配合设置简单地实现了焊接单元在环形轨道平台单元上进行圆周运动及精准地停止定位。

3.因为本发明的弧面轨道组件包括两个弧形导轨、连接卡板以及配合卡板，两个弧形导轨沿竖直方向设置且相向端面上均具有卡接腰槽和连接螺孔，支撑连接组件包括固定连接板，固定连接板的上下端面均均具有竖直设置且与连接螺孔对应的固定螺孔，两个弧形导轨通过固定连接板连接，连接卡板和配合卡板分别插设在弧形导轨的两端的卡接腰槽内，连接卡板和配合卡板用于相互连接，从而将两个弧面轨道组件进行连接，因此，本发明的弧面导轨组件的的部件构成少且简单，而且这些部件易于加工、装配，从而不仅大大降低了本发明的环形轨道平台单元的总质量，使得仅需较小的摩擦及支撑力即可顺利进行上升移动，而且也大大降低了其制造成本、运输成本以及装配成本。

4.因为本发明的支撑连接组件还包括调节螺杆、活动连接板以及支撑杆，固定连接板还具有沿风电塔筒的径向设置的外调节螺孔，活动连接板位于风电塔筒与固定连接板之间，活动连接板具有与外调节螺孔同轴的内调节螺孔，调节螺杆自弧面轨道组件的凸弧面的外侧同时与外调节螺孔与内调节螺孔配合，支撑杆的一端安装在活动连接板上，另一端朝向风电塔筒设置，并且另一端与风电塔筒柔性接触，当调节螺杆旋转时，活动连接板带动支撑杆朝向或者远离风电塔筒移动，在本发明的面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人安装至风电塔筒的过程中，安装人员通过在风电塔筒外侧通过支撑调节通孔旋转调节螺杆，使得支撑杆的另一端与风电塔筒的表面柔性接触，因此，本发明能够根据现场的实际需要通过调节螺杆灵活地调整支撑杆对环形轨道平台单元提供相适应的支撑力。

5.因为本发明的供给筒自上至下依次通过第一隔板和第二隔板形成储料室、排水室以及给料室，储料室防水密封，用于容纳牺牲阳极块，第一隔板和第二隔板上分别具有相对应的第一通过口和第二通过口，并且给料电动推杆设置在给料室，第一启闭板可启闭地设置在第一通过口上，第二启闭板可启闭地设置在第二通过口上，排水电动推杆和排水单向阀分别设置在排水室内的相对的两侧，且排水电动推杆的活动端朝向排水单向阀，排水单向阀朝向供给筒的外部单向可通过，排水板设置在排水电动推杆的活动端，排水板的轮廓与排水室的截面相应且配合，在水下驱动牺牲阳极块时，第一启闭门通过开启向排水室内落下牺牲阳极块后保持关闭，然后第二启闭门和第三启闭门开启使得牺牲阳极块依次落入排水室和给料室并进行给料操作，此时海水不会倒灌进储料室内腐蚀其中容纳的牺牲阳极块，完成给料操作后第二启闭门和第三启闭门关闭并通过排水板将排水室内的倒灌海水自排水室内排至排至供给筒外部，因此，本发明能够使得牺牲阳极块在海平面下能始终隔离海水进行存储，从而保证了牺牲阳极块不受海水的腐蚀。

6.因为本发明的焊接单元还包括焊料筒和焊料供给管道，焊料筒用于容纳焊料，机械手组件包括均可旋转地设置在焊接基座上的取料机械臂和焊接机械臂，取料机械臂的自由端具有夹持爪，夹持爪用于从阳极块供给组件夹持牺牲阳极块并将其移动至位于风电塔筒的表面的预定布设位置的近旁，焊接机械臂的端部具有焊接枪，焊接枪具有容料腔，容料腔通过焊接供给管道与焊料筒连通，焊接枪用于通过焊料将牺牲阳极块焊接至预定布设位置，因此，本发明通过两个机械臂的协同操作，高效且精确地实现了牺牲阳极块的夹持与焊接。

7.因为本发明的轮式行走单元还包括设置在行走基座上的弹簧组件，弹簧组件包括弹簧安装架、及均沿转向齿轮的旋转轴线设置的压紧弹簧和缓冲弹簧，压紧弹簧设置在行走基座和弹簧安装架之间，缓冲弹簧设置在行走基座上，且缓冲弹簧的一端朝向风电塔筒，压紧弹簧通过弹簧复原力使得行走轮对风电塔筒表面始终维持着预定的压力，从而使得行走轮在风电塔筒的表面滚动时能够克服重力向高处爬坡；缓冲弹簧在进过凹凸段差较大的表面时，通过弹簧复原力使得轮式行走单元不会产生剧烈的振动，从而避免轮式行走单元的相关配合运动原件不因剧烈振动而导致配合出现偏差乃至失效；因此，本发明通过弹簧组件不仅能够使得行走轮能够稳定地在风电塔筒表面滚动，而且能够避免因风电塔筒的表面的凹凸不平而导致配合运动部件出现偏差乃至失效的现象的发生。

8.因为本发明的转向组件还包括稳定齿轮，稳定齿轮与转向齿圈啮合配合，且稳定齿轮的旋转轴线与转向齿轮的旋转轴线平行，当转向齿轮带动转向筒进行转动时，稳定齿轮作为从动齿轮与转向筒配合转动，因此，本发明的稳定齿轮和从动齿轮在两个不同的位置与转向筒进行啮合配合，从而能够避免导向筒在转动时，其旋转轴线发生单侧偏移，从而影响行走轮运行的精确性。

附图说明

图1为本发明的实施例的面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人的应用示意图；

图2为图1的P部的局部放大图；

图3为本发明的实施例的牺牲阳极块在风电塔筒表面的布设示意图一；

图4为本发明的实施例的牺牲阳极块在风电塔筒表面的布设示意图二；

图5为本发明的实施例的环形轨道平台单元的结构示意图；

图6为本发明的实施例的弧面轨道组件连接处的放大示意图；

图7为本发明的实施例的轮式行走单元的正视示意图；

图8为本发明的实施例的轮式行走单元的俯视示意图；

图9为本发明的实施例的支撑连接组件的结构示意图；

图10为本发明的实施例的支撑连接组件的爆炸示意图；

图11为本发明的实施例的焊接单元的结构示意图；

图12为本发明的实施例的焊接单元的立体示意图；

图13为本发明的实施例的阳极块供给组件的立体示意图；

图14为本发明的实施例的阳极块供给组件的内部结构示意图；

图15为本发明的实施例的机械手组件的示意图；以及

图16为本发明的实施例焊接牺牲阳极块时取料机械臂和焊接机械臂的配合示意图。

图中：100、面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，A、风电塔筒，B牺牲阳极块，S、一种行走路径，S’、另一种行走路径，10、环形轨道平台单元，11、弧面轨道组件，11a、定位销，11b、配合钢箍，11c、锁紧螺母，11d、弹簧卡，111、弧形导轨，1111、拼接齿段，1112、卡接腰槽，112、连接卡板，113、配合卡板，20、轮式行走单元，21、行走基座，21a、基座安装板，21b、定心轴杆，21c、抵接凸缘，221、行走轮，222、行走驱动电机，231、转向筒，231a、转向齿圈，232、转向电机，233、转向齿轮，234、稳定齿轮，241、弹簧安装架，241a、第一安装板，241b、第二安装板，242、压紧弹簧，243、缓冲弹簧，244、压紧限位块，245、缓冲限位块，30、支撑连接组件，31、固定连接板，31a、外调节螺孔，31b、固定螺孔，32、调节螺杆，33、活动连接板，33a、内调节螺孔，40、焊接单元，41、焊接基座，421、移动驱动电机，422、移动齿轮，423、上移动双排轮，424、下移动双排轮，43、阳极块供给组件，431、供给筒，4311、第一隔板，4312、第二隔板，4313、给料出口，431a、储料室，431b、排水室，431c、给料室，432、第一启闭板，433、排水电动推杆，434、排水板，435、排水单向阀，436、第二启闭板，437、给料电动推杆，438、第三启闭板，439、给料板，44、焊料筒，45、焊料供应管道，461、取料机械臂，4611、夹持爪，462、焊接机械臂，4621、焊接枪。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人作具体阐述，需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

如图1所示，本实施例中的风电塔筒A竖直设置在近海海域，面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人100套设在风电塔筒A上且位于海平面之下。

如图1-图4所示，根据不同的环境情况，牺牲阳极块B在风电塔筒的表面具有多种布设方式，面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人100在焊接牺牲阳极块B至风电塔筒A的表面时，具有两种行走定位方式，一种是沿竖直方向在风电塔筒A上升降或沿风电塔筒A的周向环绕风电塔筒A旋转，其运动路径呈沿竖直方向延伸的直线或者呈水平的圆周，具体地，其通常表现为如图2所示的一种行走路径S；另一种是环绕风电塔筒A转动并升降，其运动路径呈沿竖直方向延伸的螺旋线，且螺旋线的螺旋角可以是0-90°范围内的任意角度,具体地，其通常表现为如图3所示的另一中行走路径S’，在面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人100的具体焊接实施时，两种行走路径通常混合使用以提高牺牲阳极块B的焊接效率。

面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人100包括环形轨道平台单元10、轮式行走单元20、支撑连接组件30以及焊接单元40。

如图5所示，环形轨道平台单元10呈圆环状，套设在风电塔筒A外，包括多个依次环形连接的弧面轨道组件11，且多个弧面轨道组件11之间存在预定均匀间隙，作为热胀冷缩预留间隙，在本实施例中，弧面轨道组件11的数量为4个，形成一个正圆环。

弧面轨道组件11包括弧形导轨111、连接卡板112以及配合卡板113。

弧形导轨111的数量为2个，两个弧形导轨111沿竖直方向对应设置，具有拼接齿段1111、卡接腰槽1112以及连接螺孔(附图中未标出)，并且两个弧形导轨111通过支撑连接组件30连接。

拼接齿段1111位于同个弧面轨道组件11的两个弧形导轨111的其中一个的表面上，拼接齿段1111沿弧形导轨111的延伸方向水平设置，多个弧面轨道组件11的多个拼接齿段1111依次连接形成沿风电塔筒A的周向连续封闭设置的移动齿圈，在本实施例中，拼接齿段1111位于上方的弧形导轨111的凸弧面上。

卡接腰槽1112和连接螺孔设置在同个弧面轨道组件11的两个弧形导轨111的两个相向端面上，具体的，同个弧面轨道组件11的每个弧形导轨111的端面上均有两个卡接腰槽1112，沿弧形导轨111的延伸方向分别对称地设置在弧形导轨111的两端，同个弧面轨道组件11的每个连接螺孔的端面上均有多个竖直设置的且为盲孔的连接螺孔。

连接卡板112和配合卡板113分别插设在弧形导轨111的两端的卡接腰槽1112内，连接卡板112和配合卡板113用于相互连接，从而将相邻的两个弧面轨道组件11进行连接，在本实施例中，如图6所示，位于上方的弧面轨道111的两端分别具有用于相互连接的定位销11a和配合钢箍11b，连接卡板112上具有锁紧螺母11c，配合卡板113上弹簧卡11d，当相邻的弧面轨道组件11连接时，分别位于两个弧面轨道组件11的定位销11a和配合钢箍11b相互配合以实现两个弧面轨道组件11的定位连接，通过旋转锁紧螺母11c能够对相互连接的弧面轨道组件11间的间隙进行调整，通过弹簧卡11d能够锁定锁紧螺母11c，使之不能转动，从而对相互连接的两个弧面轨道组件11的相对位置进行固定。

轮式行走单元20的数量为多个，均匀地分布在环形轨道平台单元10的周向上，在本实施例中，轮式行走单元20的数量为3个。

如图7和图8所示，轮式行走单元20包括设置在环形轨道平台单元10上的行走基座21、及均设置在行走基座21上的行走组件、弹簧组件以及转向组件，在本实施例中，行走基座21具有矩形轮廓。

行走组件通过弹簧组件安装在所述行走基座21上，行走组件包括行走轮221和行走驱动电机222，行走轮221通过减速组件(附图中未标出)安装在行走驱动电机222的输出轴上，具体地，行走轮221与风电塔筒A接触，且能够垂直地在风电塔筒A的表面进行滚动。

转向组件通过弹簧组件安装在所述行走基座21上，转向组件包括转向筒231、转向电机232、转向齿轮233以及稳定齿轮234。

行走轮221可转动地设置在转向筒231上，行走驱动电机222用于驱动行走轮221相对于转向筒231进行转动，从而行走轮221与风电塔筒A滚动接触。

转向筒231的周向表面具有封闭的转向齿圈231a，且转向齿圈231a的轴线与行走轮221的旋转轴线垂直，转向电机232用于驱动转向齿轮233转动，并且转向齿轮233与转向齿圈231啮合配合，当转向电机232旋转时，能够驱动转向齿轮233带动转向齿圈231旋转，从而使得行走轮221以风电塔筒A的周向轮廓的法线为旋转轴进行旋转，进而能够使得面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人100具有两种行走定位方式。

稳定齿轮234与转向齿圈231a啮合配合，且稳定齿轮234的旋转轴线与转向齿轮233的旋转轴线平行,当转向齿轮233带动转向齿圈231a转动时，稳定齿轮被转向齿圈231a带动啮合转动。

弹簧组件包括弹簧安装架241、均沿转向齿轮的旋转轴线设置的压紧弹簧242和缓冲弹簧243，及压紧限位块244和缓冲限位块245。

在本实施例中，弹簧安装架241具有均与风电塔筒A的周向轮廓的切线平行的第一安装板241a和第二安装板241b，行走组件和转向组件均安装在第一安装板241a上。

压紧弹簧242设置在行走基座21和弹簧安装架241之间，缓冲弹簧243设置在行走基座21上，且缓冲弹簧243的一端朝向风电塔筒A，在本实施例中，行走基座21具有与第二安装板241b平行的基座安装板21a，及与第二安装板241b垂直的定心轴杆21b，且第二安装板241b和基座安装板21a上具有对应的通过通孔(附图中未标出)，定心轴杆21b依次穿过第二安装板241b、压紧弹簧242、基座安装板21a以及缓冲弹簧243，并且定心轴杆21b的端部具有与缓冲弹簧243抵接地抵接凸缘21c。

在本实施例中，以一个定心轴杆21b、同轴套接在该定心轴杆21b上的一个压紧弹簧及一个缓冲弹簧243作为缓冲压紧组，一个行走基座21的四角分别具有一个缓冲压紧组。

在本实施例中，压紧限位块244和缓冲限位块245均设置在行走基座21上，分别用于调整压紧弹簧242和缓冲弹簧243的预紧力。

如图2、图9及图10所示，支撑连接组件30的数量均为多个，均匀地分布在环形轨道平台单元10的周向上且支撑连接组件30与风电塔筒A接触，用于对环形轨道平台单元10提供支撑，在本实施例中，支撑连接组件30的数量为3个。

支撑连接组件30包括固定连接板31、调节螺杆32、活动连接板33以及支撑杆(附图中未标出)。

固定连接板31具有外调节螺孔31a和固定螺孔31b，在本实施例中，固定连接板31的形状呈横置的“凵”。

外调节螺孔31a沿风电塔筒A的径向设置，固定螺孔31b的数量为多个，分别位于固定连接板31的上端面和下端面且均竖直设置，并与弧形导轨111上的连接螺孔对应，两个弧形导轨111通过固定连接板31连接，具体地，通过螺丝将固定连接板31的上下两端面同时与两个弧形导轨111连接。

活动连接板33位于风电塔筒A与固定连接板31之间，活动连接板33具有与外调节螺孔31a同轴的内调节螺孔33a。

调节螺杆32自弧面轨道组件11的凸弧面的外侧同时与外调节螺孔31a与内调节螺孔33a螺纹配合，支撑杆的一端安装在活动连接板33上，另一端朝向风电塔筒A设置，并且该另一端与风电塔筒A的表面柔性接触。

当调节螺杆32旋转时，活动连接板33带动支撑杆朝向或者远离风电塔筒移动。

如图2、图11及图12所示，焊接单元40包括可移动地设置在环形轨道平台单元10上的焊接基座41、移动组件、阳极块供给组件43、焊料筒44、焊料供应管道45以及机械手组件。

移动组件、阳极块供给组件43、焊料筒44以及机械手组件均安装在焊接基座41上。

移动组件包括与移动齿轮圈啮合配合的移动齿轮422、用于驱动移动齿轮旋转的移动驱动电机421，分别对应设置在焊接基座41的上边缘和下边缘的上移动双排轮423和下移动双排轮424。

上移动双排轮423的两排轮和下移动双排轮424的两排轮分别与弧面轨道组件11的两个弧形导轨111的两个相对表面滚动接触。

阳极块供给组件43和焊料筒44沿环形轨道平台单元10的周向分别设置在焊接基座41的两端，阳极块供给组件43用于储存及供给牺牲阳极块B，机械手组件用于将牺牲阳极块B焊接在风电塔筒A上，在本实施例中，机械手组件位于阳极块供给组件43和焊料筒44之间。

如图13和图14所示，阳极块供给组件43包括供给筒431、第一启闭板432、排水电动推杆433、排水板434、排水单向阀435、第二启闭板436、给料电动推杆437、第三启闭板438以及给料板439。

供给筒431为竖直设置的防水结构，自上至下依次通过第一隔板4311和第二隔板4312形成储料室431a、排水室431b以及给料室431c，储料室431a防水密封，用于容纳牺牲阳极块B，第一隔板和第二隔板上分别具有相对应的第一通过口(附图中未标出)和第二通过口(附图中未标出)，并且供给筒431的下端具有与内部连通的给料出口4313，在本实施例中，多个牺牲阳极块B沿竖直方向堆叠设置在储料室431a内，且对应第一通过口。

第一启闭板432可启闭地设置在第一通过口上，第二启闭板436可启闭地设置在第二通过口上，第三启闭板438可启闭的设置在给料出口4313上，在本实施例中，第一启闭板432、第二启闭板436以及第三启闭板438均能够通过外部信号控制进行开启或关闭，并且同时能够设置开启的时长，当第一启闭板432开启时，牺牲阳极块B自储料室431a落入排水室431b，当第二启闭板436开启时，牺牲阳极块B自排水室431b落入给料室431c。

排水电动推杆433和排水单向阀435分别设置在排水室431b内的相对的两侧，且排水电动推杆433的活动端朝向排水单向阀435，排水单向阀435为朝向供给筒431的外部单向可通过的单向阀，排水板434设置在排水电动推杆433的活动端，排水板434的轮廓与排水室431b的截面相应且配合，即排水板434将排水室431b分成两个独立的空间。

给料电动推杆437设置在给料室431c，给料板439与供给筒431一体成型且位于供给筒431的下端，并且与给料出口4313连续，且给料电动推杆437能够将位于给料室431c内的牺牲阳极块B通过给料出口4313推至给料板439上。

在本实施例中，通过阳极块供给组件43实现的给料过程包括以下步骤：

步骤S1：通过第一外部信号控制第一启闭板432开启，牺牲阳极块B自储料室431a落入排水室431b。

步骤S2：通过第一外部信号控制第一启闭板432关闭后通过第二外部信号控制第二启闭板436开启，牺牲阳极块B自排水室431b落入给料室431c。

步骤S3：通过第三外部信号控制第三启闭板438开启并通过外部给料信号控制给料电动推杆437启动，将牺牲阳极块B自给料室431c内推至给料板439上。

步骤S4：通过第二外部信号及第三外部信号分别控制第二启闭板436关闭及第三启闭板438关闭，而后通过外部排水信号控制排水电动推杆433启动，将排水室431b内倒灌进的海水通过排水板434经由排水单向阀435推至供给筒431的外部。

步骤S5：通过外部复位信号控制排水电动推杆433及给料电动推杆437复位。

焊料筒44用于容纳焊料，焊接供给管道45与焊料筒44连通。

如图15所示，机械手组件包括均可旋转地设置在焊接基座41上的取料机械臂461和焊接机械臂462，在本实施例中，取料机械臂461和焊接机械臂462均为三段式机械臂，并且段与段之间为旋转副(R副)连接，取料机械臂461和焊接机械臂462均位于供给筒431和焊料筒44之间，且取料机械臂461靠近供给筒431，焊接机械臂462靠近焊料筒44。

取料机械臂461的自由端具有夹持爪4611，夹持爪4611用于从阳极块供给组件43夹持牺牲阳极块B并将其移动至位于风电塔筒A的表面的预定布设位置的近旁，在本实施例中，夹持爪4611的夹持方式为从相对的两个方向上进行夹持。

焊接机械臂462的端部具有焊接枪4621，焊接枪4621具有容料腔(附图中未标出)，容料腔通过焊接供给管道45与焊料筒44连通，焊接枪4621用于通过焊料将牺牲阳极块B焊接至预定布设位置。

在本实施例的焊接操作时，取料机械臂461和焊接机械臂462的配合如图16所示。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围，本领域普通技术人员在所附权利要求范围内不需要创造性劳动就能做出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。

例如，本实施例中的排水室431b采用的是排水单向阀435辅助倒灌海水的排出，但在具体实施中，也可采用排水门作为等效结构。

Claims (10)

1.面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，所述风电塔筒竖直设置在近海海域，其特征在于，包括：

环形轨道平台单元，套设在所述风电塔筒外，

轮式行走单元，设置在所述环形轨道平台单元上；

支撑连接组件，设置在所述环形轨道平台单元上且所述支撑连接组件与所述风电塔筒接触，用于对所述环形轨道平台单元提供支撑；以及

焊接单元，包括可移动地设置在所述环形轨道平台单元上的焊接基座、及均设置在该焊接基座上的阳极块供给组件和机械手组件，所述阳极块供给组件用于储存及供给所述牺牲阳极块，所述机械手组件用于将所述牺牲阳极块焊接在所述风电塔筒上，

其中，所述轮式行走单元包括设置在所述环形轨道平台单元上的行走基座、及均设置在该行走基座上的行走组件和转向组件，

所述行走组件包括行走轮和行走驱动电机，所述转向组件包括转向筒、转向电机以及转向齿轮，

所述行走轮可转动地设置在所述转向筒上，所述行走驱动电机用于驱动所述行走轮相对于所述转向筒进行转动，从而所述行走轮与所述风电塔筒滚动接触，所述转向筒的周向表面具有封闭的转向齿圈，且该转向齿圈的轴线与所述行走轮的旋转轴线垂直，所述转向电机用于驱动所述转向齿轮转动，并且所述转向齿轮与所述转向齿圈啮合配合。

2.根据权利要求1所述的面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，其特征在于：

其中，所述环形轨道平台单元呈圆环状，

所述轮式行走单元和所述支撑连接组件的数量均为多个且均均匀地分布在所述环形轨道平台单元的周向上。

3.根据权利要求2所述的面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，其特征在于：

其中，所述环形轨道平台单元包括多个依次环形连接的弧面轨道组件，且多个所述弧面轨道组件之间存在预定均匀间隙，

所述弧面轨道组件的表面具有水平设置的拼接齿段，所述多个拼接齿段依次连接形成沿所述风电塔筒的周向连续封闭设置的移动齿圈，

所述焊接单元还包括移动组件，该移动组件包括与所述移动齿轮圈啮合配合的移动齿轮和用于驱动该移动齿轮旋转的移动驱动电机。

4.根据权利要求3所述的面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，其特征在于：

其中，所述弧面轨道组件包括两个弧形导轨、连接卡板以及配合卡板，所述拼接齿段位于两个所述弧形导轨的其中一个的表面上，

两个弧形导轨沿竖直方向设置且相向端面上均具有卡接腰槽和连接螺孔，

所述支撑连接组件包括固定连接板，该固定连接板的上下端面均均具有竖直设置且与所述连接螺孔对应的固定螺孔，所述两个弧形导轨通过所述固定连接板连接，

所述卡接腰槽为两个，沿所述弧形导轨的延伸方向分别对称地设置在所述弧形导轨的两端，所述连接卡板和所述配合卡板分别插设在所述弧形导轨的两端的卡接腰槽内，所述连接卡板和所述配合卡板用于相互连接，从而将两个所述弧面轨道组件进行连接。

5.根据权利要求4所述的面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，其特征在于：

其中，所述支撑连接组件还包括调节螺杆、活动连接板以及支撑杆，

所述固定连接板还具有沿所述风电塔筒的径向设置的外调节螺孔，所述活动连接板位于所述风电塔筒与所述固定连接板之间，所述活动连接板具有与所述外调节螺孔同轴的内调节螺孔，

所述调节螺杆自所述弧面轨道组件的凸弧面的外侧同时与所述外调节螺孔与所述内调节螺孔配合，所述支撑杆的一端安装在所述活动连接板上，另一端朝向所述风电塔筒设置，并且该另一端与所述风电塔筒柔性接触，

当所述调节螺杆旋转时，所述活动连接板带动所述支撑杆朝向或者远离所述风电塔筒移动。

6.根据权利要求2所述的面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，其特征在于：

其中，所述阳极块供给组件包括供给筒、设置在该供给筒内的给料电动推杆、第三启闭板以及与所述供给筒一体成型的给料板，

所述供给筒竖直设置，下端具有与内部连通的给料出口，所述第三启闭板可启闭的设置在所述给料出口上，

所述给料电动推杆的活动端朝向所述给料出口，所述给料板位于所述供给筒的下端的外部且所述给料板与所述给料出口连续。

7.根据权利要求6所述的面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，其特征在于：

其中，所述阳极块供应组件还包括第一启闭板、排水电动推杆、排水板、排水单向阀以及第二启闭板，

所述供给筒自上至下依次通过第一隔板和第二隔板形成储料室、排水室以及给料室，所述储料室用于容纳所述牺牲阳极块，所述第一隔板和所述第二隔板上分别具有相对应的第一通过口和第二通过口，并且所述给料电动推杆设置在所述给料室，

所述第一启闭板可启闭地设置在所述第一通过口上，所述第二启闭板可启闭地设置在所述第二通过口上，

所述排水电动推杆和所述排水单向阀分别设置在所述排水室内的相对的两侧，且所述排水电动推杆的活动端朝向所述排水单向阀，所述排水单向阀朝向所述供给筒的外部单向可通过，

所述排水板设置在所述排水电动推杆的活动端，所述排水板的轮廓与所述排水室的截面相应且配合。

8.根据权利要求2所述的面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，其特征在于：

其中，所述焊接单元还包括焊料筒和焊料供给管道，所述焊料筒用于容纳焊料，

所述机械手组件包括均可旋转地设置在所述焊接基座上的取料机械臂和焊接机械臂，

所述取料机械臂的自由端具有夹持爪，该夹持爪用于从所述阳极块供给组件夹持所述牺牲阳极块并将其移动至位于所述风电塔筒的表面的预定布设位置的近旁，

所述焊接机械臂的端部具有焊接枪，该焊接枪具有容料腔，该容料腔通过所述焊接供给管道与所述焊料筒连通，所述焊接枪用于通过所述焊料将所述牺牲阳极块焊接至所述预定布设位置。

9.根据权利要求2所述的面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，其特征在于：

其中，所述轮式行走单元还包括设置在所述行走基座上的弹簧组件，该弹簧组件包括弹簧安装架、及均沿所述转向齿轮的旋转轴线设置的压紧弹簧和缓冲弹簧，

所述压紧弹簧设置在所述行走基座和所述弹簧安装架之间，所述缓冲弹簧设置在行走基座上，且所述缓冲弹簧的一端朝向所述风电塔筒。

10.根据权利要求2所述的面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，其特征在于：

其中，所述转向组件还包括稳定齿轮，所述稳定齿轮与所述转向齿圈啮合配合，且所述稳定齿轮的旋转轴线与所述转向齿轮的旋转轴线平行。

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