CN114799852B - 一种风电塔筒作业机器人及作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，公开了一种风电塔筒作业机器人及作业方法，包括支撑座、第一作业机构和第二作业机构；支撑座包括支撑横梁、第一支撑腿和第二支撑腿，第一支撑腿和第二支撑腿间隔安装于支撑横梁的底部，第一作业机构可上下移动地安装于第一支撑腿，第二作业机构可上下移动地安装于第二支撑腿。第一作业机构包括第一安装座、驱动扳手和第一套筒；第一套筒用于套住螺栓，驱动扳手用于向套住螺栓的第一套筒施加扭矩并拧紧螺栓。本技术方案提出的一种风电塔筒作业机器人及作业方法，便于解决现有螺栓检测及紧固装置设计难度大、装配成本高的技术问题。

Description

一种风电塔筒作业机器人及作业方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电塔筒作业机器人及作业方法。

背景技术

风力发电机组因为长期工作在野外、暴晒和雷雨等恶劣环境中，其损坏率高达40～50％，同时由于风力发电设备的维护技术跟不上风力发电的发展速度，一旦其关键零部件（如齿轮、轴承、叶片等）发生故障，将会使设备损坏、发电机停机，带来严重的经济损失。因此，为保证风力发电系统可靠稳定运行，降低系统的维护成本，保证风机电塔筒的每个螺栓都处在标准扭矩范围内是十分必要的。

风机电塔筒的侧壁底部一般倾斜向外设置，风机电塔筒的内侧壁设置有环绕塔筒的紧固平台，而紧固螺栓则间隔均匀地围绕于紧固平台的顶部。以往，国内的风力发电企业通过人工攀爬来逐一检测紧固螺栓，而人员攀爬检测主要采取简单的扳手检测，检测难度大风险高，效率低。

为了解决人工检测带来的效率和安全问题，一些风力发电企业研制出用于实现风力发电机组塔筒螺栓的快速检测及紧固装置，但现有的螺栓检测及紧固装置一般将其需要实现的行走性能和紧固性能分别赋予不同的机构中，需要技术人员分别对行走机构和紧固机构进行结构设计，增加了螺栓检测及紧固装置的设计和装配成本。

发明内容

本发明的目的在于提出一种风电塔筒作业机器人，便于解决现有螺栓检测及紧固装置设计难度大、装配成本高的技术问题，以克服现有技术中的不足之处。

本发明的另一个目的在于提出一种上述风电塔筒作业机器人的作业方法，步骤简单，操作性强，满足风力发电的快速检测维护需求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种风电塔筒作业机器人，包括支撑座、第一作业机构和第二作业机构；所述支撑座包括支撑横梁、第一支撑腿和第二支撑腿，所述第一支撑腿和所述第二支撑腿间隔安装于所述支撑横梁的底部，所述第一作业机构上下移动地安装于所述第一支撑腿，所述第二作业机构上下移动地安装于所述第二支撑腿；

所述第一作业机构包括第一安装座和第一套筒；所述第一套筒转动地安装于所述第一安装座的底部，且所述第一套筒用于套住螺栓；

所述第二作业机构包括第二安装座和第二套筒；所述第二套筒转动地安装于所述第二安装座的底部，且所述第二套筒用于套住螺栓；

还包括驱动扳手，所述驱动扳手安装于所述第一作业机构和/或所述第二作业机构，所述驱动扳手转动地安装于所述第一安装座和/或所述第二安装座的底部，所述驱动扳手用于向套住螺栓的所述第一套筒和/或所述第二套筒施加扭矩并拧紧螺栓。

优先的，所述第一支撑腿和所述第二支撑腿均滑动连接于所述支撑横梁的底部，且所述第一支撑腿和所述第二支撑腿沿所述支撑横梁的延伸方向往复滑动。

优先的，所述第一作业机构还包括同轴识别装置，所述同轴识别装置安装于所述驱动扳手的内部，且所述同轴识别装置的工作端位于所述驱动扳手的驱动端的底部；

所述同轴识别装置电联接于所述支撑座和/或所述第二作业机构，所述同轴识别装置用于实现所述第一套筒和螺栓同轴。

优先的，所述驱动扳手包括驱动器和驱动轴，所述驱动轴转动地安装于所述第一安装座的底部，所述驱动器套设于所述驱动轴的外部，且所述驱动器用于驱动所述驱动轴的转动；

所述同轴识别装置安装于所述驱动轴的内部，且所述同轴识别装置的工作端位于所述驱动轴的底部。

优先的，所述第一作业机构和所述第二作业机构的结构相同；

所述第一套筒拆卸地套设于所述驱动扳手的驱动端，且所述第一套筒的容纳腔形状与螺栓的形状相互匹配；

所述第一作业机构还包括对位复位装置，所述对位复位装置安装于所述第一安装座和所述驱动扳手之间，所述驱动扳手转动安装于所述对位复位装置的底部，且所述对位复位装置用于驱动所述驱动扳手的转动。

优先的，所述第一套筒上下移动地套装于所述驱动轴的下部，所述第一作业机构还包括套准辅助装置，所述套准辅助装置套设于所述驱动轴的外部，且所述套准辅助装置位于所述驱动器和所述第一套筒之间。

优先的，所述驱动器为电动扳手驱动器或液压扳手驱动器中的任意一种。

优先的，还包括智能控制箱，所述智能控制箱分别电联接于所述支撑座、所述第一作业机构和所述第二作业机构。

一种风电塔筒作业机器人的作业方法，使用上述的风电塔筒作业机器人，包括以下步骤：

A、将第二套筒套住风机电塔筒上的任意一螺栓；

B、第二作业机构和支撑座保持固定，第一作业机构相对于第一支撑腿向上移动；以第二套筒作为定点，支撑座、第一作业机构和第二安装座相对于第二套筒移动，令第一套筒移动至其相对于第二套筒的移动范围内的所需紧固的螺栓的上方，支撑座和第二作业机构保持固定，第一作业机构相对于第一支撑腿向下移动，使第一套筒套装于所需紧固的螺栓，并令第一套筒在驱动扳手的驱动下对套装后的所需紧固的螺栓进行拧紧；

C、第一套筒和驱动扳手保持固定，支撑座、第二作业机构和第一安装座相对于第一套筒移动，并使第二套筒移动至下一用于固定的螺栓，第一作业机构和支撑座保持固定，第二作业机构相对于第二支撑腿向下移动，并使第二套筒套装于下一用于固定的螺栓，重复步骤B。

优先的，所述驱动扳手安装于所述第一作业机构和所述第二作业机构，一所述驱动扳手转动地安装于所述第一安装座的底部，并用于向套住螺栓的所述第一套筒施加扭矩并拧紧螺栓；另一所述驱动扳手转动地安装于所述第二安装座的底部，并用于向套住螺栓的所述第二套筒施加扭矩并拧紧螺栓；

所述作业方法包括以下步骤：

A、将第二套筒套住风机电塔筒上的任意一螺栓；

B、第二作业机构和支撑座保持固定，第一作业机构相对于第一支撑腿向上移动；以第二套筒作为定点，支撑座、第一作业机构和第二安装座相对于第二套筒转动，令第一套筒转动至其相对于第二套筒的移动范围内的所需紧固的螺栓的上方，支撑座和第二作业机构保持固定，第一作业机构相对于第一支撑腿向下移动，使第一套筒套装于所需紧固的螺栓，并令第一套筒在驱动扳手的驱动下对套装后的所需紧固的螺栓进行拧紧；

C、第一作业机构和支撑座保持固定，第二作业机构相对于第二支撑腿向上移动；以第一套筒作为定点，支撑座、第二作业机构和第一安装座相对于第一套筒转动，令第二套筒转动至其相对于第一套筒的移动范围内的所需紧固的螺栓的上方，支撑座和第一作业机构保持固定，第二作业机构相对于第二支撑腿向下移动，使第二套筒套装于所需紧固的螺栓，并令第二套筒在驱动扳手的驱动下对套装后的所需紧固的螺栓进行拧紧，重复步骤B。

本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

1、本方案提出的一种风电塔筒作业机器人，便于解决现有螺栓检测及紧固装置设计难度大、装配成本高的技术问题，且结构简单，体积紧凑，以克服现有技术中的不足之处。

2、本方案提出的一种上述风电塔筒作业机器人的作业方法，步骤简单，操作性强，满足风力发电的快速检测维护需求。

附图说明

图1是本发明一种风电塔筒作业机器人的结构示意图。

图2是本发明一种风电塔筒作业机器人的剖视图。

图3是本发明一种风电塔筒作业机器人的工作示意图（起始状态）。

图4是图3中A处的放大图。

图5是本发明一种风电塔筒作业机器人的工作示意图（作业状态）。

图6是图5中B处的放大图。

图7是本发明一种风电塔筒作业机器人中液压供给装置的结构示意图。

其中：支撑座1、支撑横梁11、第一支撑腿12、第二支撑腿13；

第一作业机构2、第一安装座21、驱动扳手22、驱动器221、驱动轴222、第一套筒23、同轴识别装置24、对位复位装置25、套准辅助装置26、第三到位检测器261、轴承座27、液压供给装置28、液压泵281、液压油箱282、溢流阀283、压力检测器284、万向轮285；

第二作业机构3、第二安装座31、第二套筒32；

螺栓4、智能控制箱5。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本技术方案提供了一种风电塔筒作业机器人，包括支撑座1、第一作业机构2和第二作业机构3；所述支撑座1包括支撑横梁11、第一支撑腿12和第二支撑腿13，所述第一支撑腿12和所述第二支撑腿13间隔安装于所述支撑横梁11的底部，所述第一作业机构2可上下移动地安装于所述第一支撑腿12，所述第二作业机构3可上下移动地安装于所述第二支撑腿13；

所述第一作业机构2包括第一安装座21和第一套筒23；所述第一套筒23可转动地安装于所述第一安装座21的底部，且所述第一套筒23用于套住螺栓4；

所述第二作业机构3包括第二安装座31和第二套筒32；所述第二套筒32可转动地安装于所述第二安装座31的底部，且所述第二套筒32用于套住螺栓4；

还包括驱动扳手22，所述驱动扳手22安装于所述第一作业机构2和/或所述第二作业机构3，所述驱动扳手22可转动地安装于所述第一安装座21和/或所述第二安装座31的底部，所述驱动扳手22用于向套住螺栓的所述第一套筒23和/或所述第二套筒32施加扭矩并拧紧螺栓。

本技术方案提出了一种风电塔筒作业机器人，如图1-7所示，本方案的第一作业机构2和第二作业机构3均可相对于支撑座1上下移动，从而实现螺栓4的套装和解套；第一支撑腿12和第二支撑腿13之间的间隔距离，目的在于使安装于第一支撑腿12和第二支撑腿13的第一作业机构2和第二作业机构3具有一定的间隔，使第一作业机构2和第二作业机构3可同时对两个螺栓4进行套装，便于实现螺栓紧固机器人的稳定作业。

在本技术方案的一个实施例中，本方案中的第一作业机构2包括第一安装座21、驱动扳手22和第一套筒23；驱动扳手22可转动地安装于第一安装座21的底部，第一套筒23用于套住螺栓4，驱动扳手22用于向套住螺栓4的第一套筒23施加扭矩并拧紧螺栓4；第二作业机构3包括第二安装座31和第二套筒32；第二套筒32可转动地安装于第二安装座31的底部，且第二套筒32用于套住螺栓4。

本方案中支撑座1、第一作业机构2和第二作业机构3相互配合，完成螺栓紧固机器人的行走和紧固功能。具体地，在本技术方案的一个实施例中，螺栓紧固机器人的作业过程可包括如下步骤：首先，技术人员先将第一套筒23和第二套筒32同时套住两个螺栓4，分别为螺栓一和螺栓二；作业开始后，第一套筒23在驱动扳手22的驱动下拧紧螺栓一；螺栓一被拧紧后，第一作业机构2相对于第一支撑腿12向上移动并与螺栓一解套；第二套筒32保持固定，支撑座1、第一作业机构2和第二安装座31相对于第二套筒32转动，并使第一套筒23转动至螺栓三的上方（由于螺栓4一般均匀地环绕风机电塔筒的紧固平台分布，因此通过对第一套筒23进行旋转，即可令第一套筒23位于螺栓三的上方），然后第一作业机构2相对于第一支撑腿12向下移动并套住螺栓三，并令第一套筒23在驱动扳手22的驱动下拧紧螺栓三。当被第二套筒32套住的螺栓二的相邻两侧的螺栓一和螺栓三均被拧紧后，第一套筒23和驱动扳手22保持固定，支撑座1、第二作业机构3和第一安装座21相对于第一套筒23转动，并使第二套筒32转动至螺栓四的上方，然后第二作业机构3相对于第二支撑腿13向下移动并套住螺栓四，令第二套筒32和螺栓四保持固定，使第一套筒23移动并拧紧螺栓五……以此类推。若环绕风机电塔筒分布的螺栓4为奇数个，那么当风电塔筒作业机器人环绕风机电塔筒行走2圈后，风机电塔筒上的全部螺栓即可被拧紧；若环绕风机电塔筒分布的螺栓4为偶数个，当风电塔筒作业机器人环绕风机电塔筒行走1圈后，风机电塔筒上的一半螺栓即可被拧紧，只要技术人员将第一套筒23和第二套筒32的起始位置进行调整，风电塔筒作业机器人环绕风机电塔筒再行走1圈后，风机电塔筒上的全部螺栓即可被拧紧。需要说明的是，上述实施例描述了本发明的“转动式行走和紧固”的技术原理，基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明“转动式行走和紧固”技术原理的其它具体实施方式，都将落入本发明的保护范围之内。

需要说明的是，本方案中的驱动扳手22可安装于所述第一作业机构2和/或所述第二作业机构3，令第二作业机构3在实现定位的同时具备紧固性能，能更进一步地提升螺栓紧固机器人的作业效率，满足风力发电的快速检测维护需求。

优选的，所述第一作业机构2还包括轴承座27，所述轴承座27安装于所述驱动扳手22的顶部，且所述驱动扳手22通过所述轴承座27可转动地安装于所述第一安装座21的底部，结构简单，性能可靠，有利于确保驱动扳手22相对于第一安装座21的顺畅转动。

需要说明的是，本方案的第一支撑腿12和第二支撑腿13为本领域用于实现相应移动过程的常规移动装置，在此不对第一支撑腿12和第二支撑腿13的具体结构进行赘述。

更进一步说明，所述第一支撑腿12和所述第二支撑腿13均滑动连接于所述支撑横梁11的底部，且所述第一支撑腿12和所述第二支撑腿13可沿所述支撑横梁11的延伸方向往复滑动。

具体地，在本技术方案的另一个实施例中，螺栓紧固机器人的作业过程可包括如下步骤：首先，技术人员先将第一套筒23和第二套筒32同时套住两个螺栓4，分别为螺栓一和螺栓二；作业开始后，第一套筒23在驱动扳手22的驱动下拧紧螺栓一；螺栓一被拧紧后，第一套筒23保持固定，第二作业机构3相对于第二支撑腿13向上移动并与螺栓二解套；第二支撑腿13带动第二作业机构3沿支撑横梁11的延伸方向滑动至螺栓三附近，然后第一套筒23和驱动扳手22保持固定，支撑座1、第二作业机构3和第一安装座21相对于第一套筒23转动，并使第二套筒32转动至螺栓三的上方，然后第二作业机构3相对于第二支撑腿13向下移动并套住螺栓三，令第二套筒32和螺栓三保持固定；第一作业机构2相对于第一支撑腿12向上移动并与螺栓一解套，第一支撑腿12带动第一作业机构2沿支撑横梁11的延伸方向滑动至螺栓二附近，然后第二套筒32保持固定，支撑座1、第一作业机构2和第二安装座31相对于第二套筒32转动，并使第一套筒23转动至螺栓二的上方，然后第一作业机构2相对于第一支撑腿12向下移动并套住螺栓二，并使令第一套筒23在驱动扳手22的驱动下拧紧螺栓二……以此类推，当风电塔筒作业机器人环绕风机电塔筒行走1圈后，风机电塔筒上的全部螺栓即可被拧紧。

在本实施例中，利用直线移动和转动的结合方式完成螺栓紧固机器人的行走和紧固，使得螺栓紧固机器人的作业方式更加灵活，可以根据实际作业情况选取不同的作业方式，使得提升螺栓紧固机器人的作业灵活性和适用性。

需要说明的是，在上述实施例中，螺栓一和螺栓二可以为相邻的两个螺栓，螺栓一和螺栓二之间也可以间隔设置有其他螺栓，上述实施例描述了本发明的“跟随式行走和紧固”的技术原理，基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明“跟随式行走和紧固”技术原理的其它具体实施方式，都将落入本发明的保护范围之内。

更进一步说明，所述第一作业机构2还包括同轴识别装置24，所述同轴识别装置24安装于所述驱动扳手22的内部，且所述同轴识别装置24的工作端位于所述驱动扳手22的驱动端的底部；

所述同轴识别装置24电联接于所述支撑座1和/或所述第二作业机构3，所述同轴识别装置24用于实现所述第一套筒23和螺栓4同轴。

为了实现第一套筒23在移动过程中与螺栓4之间的自动、快速对准，确保紧固动作的顺利进行，本方案还在第一作业机构2中特别设置了用于识别第一套筒23和螺栓4是否同轴的同轴识别装置24。具体地，同轴识别装置24分别电联接于支撑座1和/或第二作业机构3，当同轴识别装置24检测到第一套筒23和螺栓4同轴时，支撑座1接收同轴识别装置24的同轴信号后停止第一套筒23相对于支撑横梁11的滑动，和/或第二作业机构3接收同轴识别装置24的同轴信号后停止第一套筒23相对于第二套筒32的转动，然后令第一套筒23向下移动并套住螺栓4。

需要说明的是，本方案中的同轴识别装置24可以为图像拍摄器或视频拍摄器，通过其工作端对第一套筒23的容纳腔入口所拍摄的实现图片或实时视频进行识别，并判断第一套筒23与螺栓4是否同轴，从而实现第一套筒23与螺栓4的精确对位。本方案中的同轴识别装置24及其相关的识别判断方法可通过现有检测装置和分析算法获得，在此不作限定和赘述。

更进一步说明，所述驱动扳手22包括驱动器221和驱动轴222，所述驱动轴222可转动地安装于所述第一安装座21的底部，所述驱动器221套设于所述驱动轴222的外部，且所述驱动器221用于驱动所述驱动轴222的转动；

所述同轴识别装置24安装于所述驱动轴222的内部，且所述同轴识别装置24的工作端位于所述驱动轴222的底部。

在本技术方案的一个实施例中，驱动轴222可转动地安装于第一安装座21的底部，驱动器221套设于驱动轴222的外部，便于扭矩的有效传递。同轴识别装置24安装于驱动轴222的内部，且同轴识别装置24的工作端位于驱动轴222的底部，结构紧凑，在不增加结构设计的前提下提升螺栓紧固机器人的自动化程度和对准精确度，便于实现螺栓紧固机器人的结构简单化、轻量化设计。

更进一步说明，所述第一作业机构2和所述第二作业机构3的结构相同；

所述第一套筒23可拆卸地套设于所述驱动扳手22的驱动端，且所述第一套筒23的容纳腔形状与螺栓4的形状相互匹配；

所述第一作业机构2还包括对位复位装置25，所述对位复位装置25安装于所述第一安装座21和所述驱动扳手22之间，所述驱动扳手22可转动安装于所述对位复位装置25的底部，且所述对位复位装置25用于驱动所述驱动扳手22的转动。

为了提升第一套筒23的适用性，现有的螺栓紧固装置一般会在第一套筒23中设置用于适应不同螺栓4大小的限位板，通过对第一套筒23内限位板伸出长度的调节，实现对不同大小螺栓4的夹紧，便于夹紧螺栓4后对其进行紧固。由于现有套筒结构内一般需要包括限位板及驱动限位板夹紧螺栓的夹紧装置，因而导致紧固装置的结构十分复杂且笨重。

因此，为了在实现螺栓4夹紧的前提下，解决现有紧固装置的结构复杂且笨重的技术问题，本方案的第一套筒23可拆卸地套设于驱动扳手22的驱动端，且第一套筒23的容纳腔形状与螺栓4的形状相互匹配，从而实现第一套筒23的通用性；由于风机电塔筒中每一层螺栓4的大小一致，因而，当螺栓4紧固机器人对其中一层的螺栓4完成作业时，通过更换不同容纳腔大小的套筒23即可对下一层的螺栓4进行继续作业，在方便使用、更换快捷的前提下，令螺栓紧固机器人的结构得以简化。

进一步地，由于本方案第一套筒23的容纳腔具有特定形状，因此第一套筒23的容纳腔形状必须与螺栓4的形状完全匹配（即容纳腔的角与螺栓4的角相对应，容纳腔的边与螺栓4的边相对应）时，第一套筒23才能紧紧套住螺栓4，实现扭矩的传递。为此，本方案还在第一作业机构2增设对位复位装置25，对位复位装置25安装于第一安装座21和驱动扳手22之间，对位复位装置25的设置，一方面可以满足螺栓紧固机器人在行走上的需求，另一方面，当第一套筒23移动至螺栓4的正上方后，再通过对位复位装置25转动至第一套筒23的容纳腔形状与所需紧固的螺栓4形状对应，便于确保螺栓4能被第一套筒23完全套入。

更进一步地，由于驱动扳手22的驱动器221本身具有一定的体积大小，为避免驱动器221最后输出的扭矩位置（即螺栓4被拧紧后，驱动器221所在的位置）妨碍螺栓紧固机器人的后续移动，当螺栓4被拧紧、第一套筒23向上移动与螺栓4解套后，本方案还可通过对位复位装置25对驱动器221进行复位，将其转动到一个合适的角度，使其不会影响到螺栓紧固机器人的正常移动。

作为本技术方案的一个优选，所述驱动轴222的底部可拆卸地安装有安装挡板（图中未显示），所述第一套筒23通过所述安装挡板可拆卸地连接于所述驱动轴222。当需要对第一套筒23进行更换时，本方案可通过对安装挡板进行拆卸，即可完成第一套筒23的更换。

需要说明的是，在本技术方案的一个实施例中，对位复位装置25可以为电机。

更进一步说明，所述第一套筒23可上下移动地套装于所述驱动轴222的下部，所述第一作业机构2还包括套准辅助装置26，所述套准辅助装置26套设于所述驱动轴222的外部，且所述套准辅助装置26位于所述驱动器221和所述第一套筒23之间。

若第一套筒23的容纳腔形状与所需紧固的螺栓4形状未完全对应时，第一套筒23就在沿第一支撑腿12向下移动的话，有可能造成螺栓4及第一作业机构2的损坏，因此，为了避免上述情况的出现，本方案还在第一作业机构2中增设用于实现第一套筒23相对于驱动轴222向下移动的套准辅助装置26。

具体地，第一套筒23可上下移动地套装于驱动轴222的下部，并由套准辅助装置26实现第一套筒23相对于驱动轴222的向下移动。当第一套筒23移动至螺栓4的正上方，并在对位复位装置25的驱动下与螺栓4相对应时，第一套筒23首先通过套准辅助装置26在重力的作用下相对于驱动轴222向下移动并套住螺栓4，当螺栓4被第一套筒23套住后，即可说明套筒23的容纳腔形状与所需紧固的螺栓4形状完全对应，此时第一套筒23再沿第一支撑腿12向下移动完全套住螺栓4（即此时第一套筒23相对于驱动轴222向上移动），以此避免螺栓4及第一作业机构2的损坏，从而有效延伸螺栓4和风电塔筒作业机器人的使用寿命。

优选的，所述套准辅助装置26为弹性件，所述第一作业机构2还包括第三到位检测器261；所述弹性件套设于所述驱动轴222的外部，且所述弹性件的一端与所述驱动器221相连，所述弹性件的另一端与所述第一套筒23相连；所述第三到位检测器261位于所述弹性件的内部并靠近所述驱动器221设置，且所述第三到位检测器261电联接于所述第一支撑腿12。

具体地，在本技术方案的一个实施例中，当第一套筒23移动至所需紧固的螺栓4正上方时，第一套筒23先在第一支撑腿12的带动下向下移动，当第一套筒23克服弹性件的弹力并相对于驱动轴222向上移动，令顶部与第三到位检测器261相抵时（此时第一套筒23的底部与螺栓4的上端面相抵），第一支撑腿12接收到第三到位检测器261的到位信号并停止驱动第一套筒23的向下移动；然后第一套筒23在对位复位装置25的驱动下转动，当第一套筒23的容纳腔形状与所需紧固的螺栓4形状对应时，第一套筒23在重力的作用下相对于驱动轴222向下移动并套住螺栓4，第三到位检测器261触发并使第一支撑腿12再次驱动第一套筒23下降，当第一套筒23的顶部与第三到位检测器261再次相抵时，第一支撑腿12接收到第三到位检测器261的到位信号并停止驱动第一套筒23的向下移动，此时第一套筒23已完全套住螺栓4。

需要说明的是，本方案的弹性件可以为弹簧，更优选地可以为压簧。当弹性件为压簧时，第一套筒23通过弹性件可在重力和压簧的弹力作用下相对于驱动轴222向下移动并套住螺栓4，更有利于第一套筒23对螺栓4的有效套入。本方案的第三到位检测器261可以为微动开关。

优选的，所述套准辅助装置26为电磁铁，所述第一作业机构2还包括第四到位检测器；所述电磁铁套设于所述驱动轴222的外部，且所述电磁铁用于通电时产生磁性吸附所述第一套筒23；所述第四到位检测器安装于第一套筒23的下端面，且所述第四到位检测器电联接于所述第一支撑腿12。

具体地，在本技术方案的另一个实施例中，电磁铁（图中未显示）通电后吸附第一套筒23，当第一套筒23移动至所需紧固的螺栓4正上方时，第一套筒23先在第一支撑腿12的带动下向下移动，当第一套筒23的顶部与第四到位检测器相抵时（此时第一套筒23的下端面与螺栓4的上端面相抵），第一支撑腿12接收到第四到位检测器（图中未显示）的到位信号并停止驱动第一套筒23向下移动；然后第一套筒23在对位复位装置25的驱动下转动，当第一套筒23的容纳腔形状与所需紧固的螺栓4形状对应时，电磁铁断电，第一套筒23在重力的作用下相对于驱动轴222向下移动并套住螺栓4，第四到位检测器触发并使第一支撑腿12再次驱动第一套筒23下降，当第一套筒23的上端面与紧固平台的上表面相抵时，第一支撑腿12接收到第四到位检测器的到位信号并停止驱动第一套筒23向下移动，此时第一套筒23已完全套住螺栓4。

需要说明的是，本方案的第四到位检测器可以为微动开关。

更进一步说明，所述驱动器221为电动扳手驱动器或液压扳手驱动器中的任意一种。

本方案中的驱动扳手22可由电动扳手驱动器或液压扳手驱动器提供扭矩的输出动力，便于保证螺栓4在驱动扳手22的驱动下被完全拧紧。

优选的，所述驱动器221为液压扳手驱动器，所述第一作业机构2还包括液压供给装置28，所述液压供给装置28和所述驱动器221通过液压油管连接，所述液压供给装置28用于向所述驱动器221提供作业动力。

作为本技术方案的一个优选实施例中，当驱动器221为液压扳手驱动器时，第一作业机构2还包括用于向驱动器221提供作业动力的液压供给装置28，液压供给装置28和驱动器221通过液压油管（图中未显示）连接，保证驱动扳手22功能的正常实现。

优选的，所述液压供给装置28包括液压泵281和液压油箱282，所述驱动器221、所述液压泵281和所述液压油箱282通过液压油管相互连接，且所述驱动器221、所述液压泵281和所述液压油箱282的内部相互连通，所述液压泵281用于产生压力将所述液压油箱282的液压油输送至所述驱动器221。当驱动扳手22启动时，液压泵281产生压力将液压油箱282的液压油输送至驱动器221，令驱动器221给驱动轴222施加扭矩，从而完成螺栓4的紧固。

优选的，所述液压供给装置28还包括换向阀、溢流阀283和压力检测器284，所述换向阀、所述溢流阀283和所述压力检测器284安装于所述驱动器221和所述液压泵281之间，且所述换向阀用于切换液压油的流向，所述溢流阀283用于调节所述液压泵281的输出压力，所述压力检测器284用于检测液压油的油压。当第一作业机构2不需要液压油时，换向阀切换液压油的流向，可使液压油回流至液压油箱282；压力检测器284用于检测液压油的油压，溢流阀283用于调节液压泵281的输出压力，技术人员可根据实际需要调节液压泵281的输出压力，便于提升第一作业机构2的可控性。

优选的，所述液压供给装置28还包括万向轮285，所述万向轮285安装于所述液压油箱282的底部，便于液压供给装置28的移动。

更进一步说明，还包括智能控制箱5，所述智能控制箱5分别电联接于所述支撑座1、所述第一作业机构2和所述第二作业机构3。

本方案一种风电塔筒作业机器人还包括分别电联接于支撑座1、第一作业机构2和第二作业机构3的智能控制箱5，令技术人员通过智能控制箱5即可对支撑座1、第一作业机构2和第二作业机构3的相关参数进行调整，有利于更进一步地提升螺栓紧固机器人的可控性。

一种风电塔筒作业机器人的作业方法，使用上述的风电塔筒作业机器人，包括以下步骤：

A、将第二套筒32套住风机电塔筒上的任意一螺栓4；

B、第二作业机构2和支撑座1保持固定，第一作业机构2相对于第一支撑腿12向上移动；以第二套筒32作为定点，支撑座1、第一作业机构2和第二安装座31相对于第二套筒32移动，令第一套筒23移动至其相对于第二套筒32的移动范围内的所需紧固的螺栓4的上方，支撑座1和第二作业机构3保持固定，第一作业机构2相对于第一支撑腿12向下移动，使第一套筒23套装于所需紧固的螺栓4，并令第一套筒23在驱动扳手22的驱动下对套装后的所需紧固的螺栓4进行拧紧；

C、第一套筒23和驱动扳手22保持固定，支撑座1、第二作业机构3和第一安装座21相对于第一套筒23移动，并使第二套筒32移动至下一用于固定的螺栓4，第一作业机构2和支撑座1保持固定，第二作业机构3相对于第二支撑腿13向下移动，并使第二套筒32套装于下一用于固定的螺栓4，重复步骤B。

本方案还提出了一种上述风电塔筒作业机器人的作业方法，步骤简单，操作性强，便于提升螺栓紧固机器人的作业效率，满足风力发电的快速检测维护需求。

需要说明的是，步骤B中，第一套筒23相对于第二套筒32的移动可包括转动或直线移动的任意一种或两种的组合，在此不作限定；步骤C中，第二套筒32相对于第一套筒23的移动可包括转动或直线移动的任意一种或两种的组合，在此不作限定。

具体地，环绕风机电塔筒依次设置的螺栓4分别有螺栓一、螺栓二、螺栓三、螺栓四、螺栓五等。

在本技术方案的优选实施例一中，步骤A、B和C可具体包括以下步骤：

A、将第二套筒32套住风机电塔筒上的螺栓二；

B、作业开始后，第一套筒23在驱动扳手22的驱动下拧紧螺栓一；螺栓一被拧紧后，第一作业机构2相对于第一支撑腿12向上移动并与螺栓一解套；第二套筒32保持固定，支撑座1、第一作业机构2和第二安装座31相对于第二套筒32转动，并使第一套筒23转动至螺栓三的上方，然后第一作业机构2相对于第一支撑腿12向下移动并套住螺栓三，并令第一套筒23在驱动扳手22的驱动下拧紧螺栓三；

C、第一套筒23和驱动扳手22保持固定，支撑座1、第二作业机构3和第一安装座21相对于第一套筒23转动，并使第二套筒32转动至螺栓四的上方，然后第二作业机构3相对于第二支撑腿13向下移动并套住螺栓四，令第二套筒32和螺栓四保持固定，使第一套筒23移动并拧紧螺栓五。

若环绕风机电塔筒分布的螺栓4为奇数个，那么当风电塔筒作业机器人环绕风机电塔筒行走2圈后，风机电塔筒上的全部螺栓即可被拧紧；若环绕风机电塔筒分布的螺栓4为偶数个，当风电塔筒作业机器人环绕风机电塔筒行走1圈后，风机电塔筒上的一半螺栓即可被拧紧，调整第一套筒23和第二套筒32的起始位置，重复步骤A、B和C，风电塔筒作业机器人环绕风机电塔筒再行走1圈后，风机电塔筒上的全部螺栓即可被拧紧。

在本技术方案的优选实施例二，步骤A、B和C可具体包括以下步骤：

A、将第二套筒32套住风机电塔筒上的螺栓二；

B、作业开始后，第一套筒23在驱动扳手22的驱动下拧紧螺栓一；

第一套筒23保持固定，第二作业机构3相对于第二支撑腿13向上移动并与螺栓二解套；第二支撑腿13带动第二作业机构3沿支撑横梁11的延伸方向滑动至螺栓三附近，然后第一套筒23和驱动扳手22保持固定，支撑座1、第二作业机构3和第一安装座21相对于第一套筒23转动，并使第二套筒32转动至螺栓三的上方，然后第二作业机构3相对于第二支撑腿13向下移动并套住螺栓三，令第二套筒32和螺栓三保持固定；第一作业机构2相对于第一支撑腿12向上移动并与螺栓一解套，第一支撑腿12带动第一作业机构2沿支撑横梁11的延伸方向滑动至螺栓二附近，然后第二套筒32保持固定，支撑座1、第一作业机构2和第二安装座31相对于第二套筒32转动，并使第一套筒23转动至螺栓二的上方，然后第一作业机构2相对于第一支撑腿12向下移动并套住螺栓二，并使令第一套筒23在驱动扳手22的驱动下拧紧螺栓二。当风电塔筒作业机器人环绕风机电塔筒行走1圈后，风机电塔筒上的全部螺栓即可被拧紧。

在本技术方案的优选实施例三，所述驱动扳手安装于所述第一作业机构和所述第二作业机构，一所述驱动扳手可转动地安装于所述第一安装座的底部，并用于向套住螺栓的所述第一套筒施加扭矩并拧紧螺栓；另一所述驱动扳手可转动地安装于所述第二安装座的底部，并用于向套住螺栓的所述第二套筒施加扭矩并拧紧螺栓，步骤A、B和C可具体包括以下步骤：

A、将第二套筒32套住风机电塔筒上的螺栓二；

B、第二作业机构3和支撑座1保持固定，第一作业机构2相对于第一支撑腿12向上移动；以第二套筒32作为定点，支撑座1、第一作业机构2和第二安装座31相对于第二套筒32转动，令第一套筒23分别转动至其相对于第二套筒32的移动范围内的螺栓一、螺栓三的上方，支撑座1和第二作业机构3保持固定，第一作业机构2相对于第一支撑腿12向下移动，使第一套筒23分别套装于螺栓一、螺栓三，并令第一套筒23在驱动扳手22的驱动下分别对套装后的螺栓一、螺栓三进行拧紧；

C、第一作业机构2和支撑座1固定在螺栓三，第二作业机构3相对于第二支撑腿13向上移动；以第一套筒23作为定点，支撑座1、第二作业机构2和第一安装座21相对于第一套筒23转动，令第二套筒32转动至螺栓四的上方，支撑座1和第一作业机构2保持固定，第二作业机构3相对于第二支撑腿13向下移动，使第二套筒32套装于螺栓四，并令第二套筒32在驱动扳手22的驱动下对套装后的螺栓四进行拧紧，重复步骤B。在此实施例中，第一作业机构2和第二作业机构3均能对螺栓进行紧固，更有利于提升螺栓紧固机器人的作业效率。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风电塔筒作业机器人，其特征在于：包括支撑座、第一作业机构和第二作业机构；所述支撑座包括支撑横梁、第一支撑腿和第二支撑腿，所述第一支撑腿和所述第二支撑腿间隔安装于所述支撑横梁的底部，所述第一作业机构上下移动地安装于所述第一支撑腿，所述第二作业机构上下移动地安装于所述第二支撑腿；

所述第一作业机构包括第一安装座和第一套筒；所述第一套筒转动地安装于所述第一安装座的底部，且所述第一套筒用于套住螺栓；

所述第二作业机构包括第二安装座和第二套筒；所述第二套筒转动地安装于所述第二安装座的底部，且所述第二套筒用于套住螺栓；

还包括驱动扳手，所述驱动扳手安装于所述第一作业机构和/或所述第二作业机构，所述驱动扳手转动地安装于所述第一安装座和/或所述第二安装座的底部，所述驱动扳手用于向套住螺栓的所述第一套筒和/或所述第二套筒施加扭矩并拧紧螺栓；

所述驱动扳手包括驱动器和驱动轴，所述驱动轴转动地安装于所述第一安装座的底部，所述驱动器套设于所述驱动轴的外部，且所述驱动器用于驱动所述驱动轴的转动；所述第一套筒上下移动地套装于所述驱动轴的下部，所述第一作业机构还包括套准辅助装置，所述套准辅助装置套设于所述驱动轴的外部，且所述套准辅助装置位于所述驱动器和所述第一套筒之间。

2.根据权利要求1所述的一种风电塔筒作业机器人，其特征在于：所述第一支撑腿和所述第二支撑腿均滑动连接于所述支撑横梁的底部，且所述第一支撑腿和所述第二支撑腿沿所述支撑横梁的延伸方向往复滑动。

3.根据权利要求1或2所述的一种风电塔筒作业机器人，其特征在于：所述第一作业机构还包括同轴识别装置，所述同轴识别装置安装于所述驱动扳手的内部，且所述同轴识别装置的工作端位于所述驱动扳手的驱动端的底部；

所述同轴识别装置电联接于所述支撑座和/或所述第二作业机构，所述同轴识别装置用于实现所述第一套筒和螺栓同轴。

4.根据权利要求3所述的一种风电塔筒作业机器人，其特征在于：所述同轴识别装置安装于所述驱动轴的内部，且所述同轴识别装置的工作端位于所述驱动轴的底部。

5.根据权利要求4所述的一种风电塔筒作业机器人，其特征在于：所述第一作业机构和所述第二作业机构的结构相同；

所述第一套筒拆卸地套设于所述驱动扳手的驱动端，且所述第一套筒的容纳腔形状与螺栓的形状相互匹配；

所述第一作业机构还包括对位复位装置，所述对位复位装置安装于所述第一安装座和所述驱动扳手之间，所述驱动扳手转动安装于所述对位复位装置的底部，且所述对位复位装置用于驱动所述驱动扳手的转动。

6.根据权利要求1所述的一种风电塔筒作业机器人，其特征在于：所述驱动器为电动扳手驱动器或液压扳手驱动器中的任意一种。

7.根据权利要求2所述的一种风电塔筒作业机器人，其特征在于：还包括智能控制箱，所述智能控制箱分别电联接于所述支撑座、所述第一作业机构和所述第二作业机构。

8.一种风电塔筒作业机器人的作业方法，其特征在于，使用权利要求1～7任意一项所述的风电塔筒作业机器人，包括以下步骤：

A、将第二套筒套住风机电塔筒上的任意一螺栓；

B、第二作业机构和支撑座保持固定，第一作业机构相对于第一支撑腿向上移动；以第二套筒作为定点，支撑座、第一作业机构和第二安装座相对于第二套筒移动，令第一套筒移动至其相对于第二套筒的移动范围内的所需紧固的螺栓的上方，支撑座和第二作业机构保持固定，第一作业机构相对于第一支撑腿向下移动，使第一套筒套装于所需紧固的螺栓，并令第一套筒在驱动扳手的驱动下对套装后的所需紧固的螺栓进行拧紧；

C、第一套筒和驱动扳手保持固定，支撑座、第二作业机构和第一安装座相对于第一套筒移动，并使第二套筒移动至下一用于固定的螺栓，第一作业机构和支撑座保持固定，第二作业机构相对于第二支撑腿向下移动，并使第二套筒套装于下一用于固定的螺栓，重复步骤B。

9.根据权利要求8所述的一种风电塔筒作业机器人的作业方法，其特征在于，所述驱动扳手安装于所述第一作业机构和所述第二作业机构，一所述驱动扳手转动地安装于所述第一安装座的底部，并用于向套住螺栓的所述第一套筒施加扭矩并拧紧螺栓；另一所述驱动扳手转动地安装于所述第二安装座的底部，并用于向套住螺栓的所述第二套筒施加扭矩并拧紧螺栓；

所述作业方法包括以下步骤：

A、将第二套筒套住风机电塔筒上的任意一螺栓；

B、第二作业机构和支撑座保持固定，第一作业机构相对于第一支撑腿向上移动；以第二套筒作为定点，支撑座、第一作业机构和第二安装座相对于第二套筒转动，令第一套筒转动至其相对于第二套筒的移动范围内的所需紧固的螺栓的上方，支撑座和第二作业机构保持固定，第一作业机构相对于第一支撑腿向下移动，使第一套筒套装于所需紧固的螺栓，并令第一套筒在驱动扳手的驱动下对套装后的所需紧固的螺栓进行拧紧；

C、第一作业机构和支撑座保持固定，第二作业机构相对于第二支撑腿向上移动；以第一套筒作为定点，支撑座、第二作业机构和第一安装座相对于第一套筒转动，令第二套筒转动至其相对于第一套筒的移动范围内的所需紧固的螺栓的上方，支撑座和第一作业机构保持固定，第二作业机构相对于第二支撑腿向下移动，使第二套筒套装于所需紧固的螺栓，并令第二套筒在驱动扳手的驱动下对套装后的所需紧固的螺栓进行拧紧，重复步骤B。

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