CN113997309B - 一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置，包括中控机构，中控机构的两侧分别通过偏心轴连接有内机，偏心轴连接有旋转装置；所述爬壁发电机检修机器人上还安装有摄像头、敲击装置和声音传感器；内机通过平行四边形驱动机构连接有外机；内机和外机上均安装有磁铁和运动机构。本发明可以根据发电机的尺寸型号通过偏心轴进行关节角度调节，然后装置通过自身结构设计的圆形磁铁与行驶表面产生的磁吸作用，使其稳定在行驶对象上，当执行不同的工作任务时，机器人装置可以通过调整自身的姿态，利用平行四边形机构产生一定的支持力保证自身结构的稳定，可以有效提高机器人装置的稳定性和灵活性与发电机检修的效率。

Description

一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置

技术领域

本发明涉及电学领域，尤其涉及一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置。

背景技术

随着社会的进步与发展，我国对电量消耗逐年增加。但是随着化石能源的消耗，为了可持续发展的理念，我国近些年来一直大力推广新能源产业的发展。我国地域辽阔、水域发达，我国拥有世界第一发电量的三峡大坝。对于水力发电站来说除了安全之外，最重要的则是对水轮发电机的维护和检修。

发电机主要由定子和转子两大部分组成，大型水轮发电机的转子直径大约18m，长度3m，重量可达到几百吨。在传统的检修过程中需要将转子从定子中抽出，不仅掉转过程中存在很大安全隐患，而且检修过程中需要消耗大量的人力物力。检修效果受操作人员的专业技能限制，无法得到充分保障。目前我国水电站数量已达到46000多座，但是国内市场上尚未出现成熟的检修装置。为了提高发电机检修效率，研究智能化的检测设备是必不可少的。

无论在核电站还是水电站都出现检修难的问题，为了提高检修效率和准确度智能化检测设备的需求迫在眉睫。在不抽离转子的状态下，研究智能化的检测设备可以有效提高检修效率，打破国外技术封锁，填补国内发电机行业检修维护市场空白。此外，在进行发电机检测时，还需要敲击检测，现有机器人在进行敲击检测时也容易出现不稳的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置。

为达到上述技术效果，本发明的技术方案是：

一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置，包括中控机构，中控机构的两侧分别通过偏心轴连接有内机，偏心轴连接有旋转装置；

所述爬壁发电机检修机器人上还安装有摄像头、敲击装置和声音传感器1；内机通过平行四边形驱动机构连接有外机；所述平行四边形驱动机构包括安装在内机上的平行四边形旋转驱动机构1，平行四边形旋转驱动机构1连接有连杆，连杆通过转轴与设置在外机上的安装孔位轴接；所述内机上还轴接有摆动机构的一端，摆动机构的另一端与外机轴接连接；内机和外机上均安装有磁铁和运动机构。

进一步的改进，所述旋转装置和平行四边形旋转驱动机构1均为电机。

进一步的改进，所述内机包括处于中控机构左侧的左内机和处于中控机构右侧的右内机；所述外机包括与左内机相连的左外机和与右内机相连的右外机1。

进一步的改进，所述运动机构为履带，履带内安装有轮毂，轮毂连接有锥齿轮机构，锥齿轮机构动力连接有驱动机构。

进一步的改进，所述磁铁为圆形磁铁。

进一步的改进，所述中控机构的前端、外机的外端和内机的外端均安装有摄像头。

进一步的改进，所述内机的运动机构处于外侧，外机的运动机构处于内侧。

进一步的改进，所述爬壁发电机检修机器人装置使用时，平行四边形驱动机构摆动，使得内机和外机一个处于发电机的定子表面，另一个处于发电机的转子的表面，沿定子和转子之间的缝隙对发电机进行检修。

进一步的改进，所述中控机构、内机和外机的厚度为10±2mm。

进一步的改进，所述敲击装置为气缸或电缸。

本发明的有益效果是：

本发明可以根据发电机的尺寸型号通过偏心轴进行关节角度调节，然后装置通过自身结构设计的圆形磁铁与行驶表面产生的磁吸作用，使其稳定在行驶对象上，当执行不同的工作任务时，机器人装置可以通过调整自身的姿态，利用平行四边形机构产生一定的支持力保证自身结构的稳定，可以有效提高机器人装置的稳定性和灵活性与发电机检修的效率。

附图说明

图1 本发明的立体结构示意图；

图2 右外机和右内机分别贴合在定子和转子表面的结构示意图图；

图3 右外机和右内机的俯视结构示意图；

图4 右内机的结构示意图；

图5 右外机的结构示意图；

其中，右外机10、摄像头一101、履带102、锥齿轮103、轮毂一104、圆形磁铁105、驱动装置106、右内机20、摄像头二201、履带202、锥齿轮机构203、轮毂二204、圆形磁铁205、驱动机构206、偏心轴30、中控机构40、、敲击装置402、声音传感器401、左内机50、左外机60、摄像头70、支撑结构摆杆80、平行四边形驱动机构901、安装孔位902。

具体实施方式

以下通过具体实施方式并且结合附图对本发明的技术方案作具体说明。

本发明提供了一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置，主要应用大型发电机的检修过程中。首先对发电机的部分结构进行简单的介绍，便于后期对本发明技术方案的理解。根据发电机的状态不同可分为立式发电机与卧式发电机，本发明主要针对立式的水轮发电机。发电机都是由定子和转子两部分组成的，但是大型的水轮发电机两者之间的间隙通常只有32mm左右。传统的机器人装置无法进入间隙对内部进行检修和维护，因此本发明提供了一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置。

参阅图1，本发明一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置是对称式分布的。因此下面介绍主要以右内机部分展开为主。左内机50、左外机60和右内机20、右外机10关于中控机构40完全对称。中控机构40和单侧左内机厚度保持在10mm左右，机器人装置在可以完成在发电机间隙内进行上下运动，通过总线将控制信号和采集的数据图像等信息上传至用户界面。

更具体地，本发明一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置，主要由左内机50、左外机60、中控机构40、右内机20和右外机10等五大部分组成。左内机和右内机在偏心轴30的作用下与中控结构40联接在一起，可以根据发电机的尺寸型号调节至合适的角度。在检查作业运动过程中左内机50、左内机20、和左外机60、右外机10同时分别行驶在发电机定子和转子的表面，可以有效地增加运动的稳定性。

参阅图2，本发明提供的一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置可以根据作业工作的状态不同进行调节姿态。当机器人装置执行发电机定子槽楔故障检测时，需要执行敲击槽楔的动作。此时平行四边形驱动机构901旋转一定角度，左外机60和右外机10行驶在发电机转子的表面。在平行四边形机构支撑结构摆杆80的缓冲和支持力的作用下，使得机器人装置可以在一定的冲击作用下保持稳定。

敲击装置402的位置由发电机定子槽楔的间隔来确定，检修机器人装置上的敲击装置402安装与中部摄像头70保持在同一中线上。当中部摄像头70移动到下一定子槽楔点后，敲击装置刚好处于上一节槽楔节点。如此往复完成定子槽楔的敲击检测工作。

定子槽楔故障检测是利用敲击装置敲击定子槽楔的表面振动而产生的声信号，声信号是由声音传感器捕获得到。这里采用摆动机构是为了解决敲击的时候装置不稳定的问题，声信号提取后还需要后续的特征识别。

更具体地，本发明一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置在平行四边形驱动机构901执行一定角度时，机器人装置通过中部结构40上的摄像头70、右内机20上的摄像头二201可以对发电机的定子表面检查。在右外机10的摄像头一101作用下完成发电机转子的磁极检查。

参与图3和图4，本发明提供的一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置在运动过程中右内机20的通过圆形磁铁205的作用行驶在发电机定子的表面。右内机20在驱动机构206的驱动下通过锥齿轮机构203将转动传递到履带202处。通过克服右内机20上的圆形磁铁205与定子表面产生的作用力，实现自由运动。

参与图3和图5，本发明提供一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置右内机20的平行四边形驱动机构901通过连杆与右外机10的安装孔位902联接，同时与支撑结构摆杆80共同构成摆动机构。右外机10被装置上的圆形磁铁105吸附在发电机转子表面，通过驱动装置106的带动完成自由运动。

更为具体地，右外机10与右内机20依靠自身安装的圆形磁铁与行驶表面的作用力保持稳定，驱动装置106通过锥齿轮103将周向转动转换成在机器人装置水平方向的运动，履带102在轮毂一104的作用下保持平稳传动。另外平行四边形机构可以根据用户的需求和场景的限制进行调节，既满足了功能性也提高机器人装置的灵活性。

上述仅为本发明的一个具体导向实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明的保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置，其特征在于，包括中控机构（40），中控机构（40）的两侧分别通过偏心轴（30）连接有内机，偏心轴（30）连接有旋转装置；

所述爬壁发电机检修机器人上还安装有摄像头（70）、敲击装置（402）和声音传感器（401）；内机通过平行四边形驱动机构连接有外机；所述平行四边形驱动机构包括安装在内机上的平行四边形旋转驱动机构（901），平行四边形旋转驱动机构（901）连接有连杆，连杆通过转轴与设置在外机上的安装孔位（902）轴接；所述内机上还轴接有摆动机构（80）的一端，摆动机构（80）的另一端与外机轴接连接；内机和外机上均安装有磁铁和运动机构;

所述爬壁发电机检修机器人装置使用时，平行四边形驱动机构摆动，使得内机和外机一个处于发电机的定子表面，另一个处于发电机的转子的表面，沿定子和转子之间的缝隙对发电机进行检修。

2.如权利要求1所述基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置，其特征在于，所述旋转装置和平行四边形旋转驱动机构（901）均为电机。

3.如权利要求1所述基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置，其特征在于，所述内机包括处于中控机构（40）左侧的左内机（50）和处于中控机构（40）右侧的右内机（20）；所述外机包括与左内机（50）相连的左外机（60）和与右内机（20）相连的右外机（10）。

4.如权利要求1所述基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置，其特征在于，所述运动机构为履带（202），履带（202）内安装有轮毂，轮毂连接有锥齿轮机构（203），锥齿轮机构（203）动力连接有驱动机构（206）。

5.如权利要求1所述基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置，其特征在于，所述磁铁为圆形磁铁（205）。

6.如权利要求1所述基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置，其特征在于，所述中控机构（40）的前端、外机的外端和内机的外端均安装有摄像头（70）。

7.如权利要求1所述基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置，其特征在于，所述内机的运动机构处于外侧，外机的运动机构处于内侧。

8.如权利要求1所述基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置，其特征在于，所述中控机构（40）、内机和外机的厚度为10±2mm。

9.如权利要求1所述基于摆动机构的爬壁发电机检修机器人装置，其特征在于，所述敲击装置为气缸或电缸。

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