CN115285248A - 一种用于风力发电场的自动巡检机器人 - Google Patents

一种用于风力发电场的自动巡检机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于风力发电场的自动巡检机器人，直履带轮移动机构安装在巡查移动支撑平台前端面左右两侧，通过直履带轮直线齿带与伺服电机连接，用于全地形直线巡查运动，三角履带轮驱动机构安装在巡查移动支撑平台后端面左右两侧，通过三角履带轮中间梅花轴与步进电机连接，用于全地形越障巡查运动，六足蜘蛛结构磁吸附攀爬机构安装在巡查移动支撑平台下端面，通过可伸缩驱动件与固定板连接，用于风电机组塔筒内壁短距离攀爬，六自由度机械臂安装在巡查移动支撑平台上端面，通过螺栓与机械臂主体杆件连接，用于电力电缆疲劳状态检测与继电器开关状态检测，本发明可实现风电场自动巡查，具有对风力发电机组内变电装置运行状态准确评估的特点。

Description

一种用于风力发电场的自动巡检机器人
技术领域
本发明涉及风电运维机器人设备技术领域，具体为一种用于风力发电场的自动巡检机器人。
背景技术
风力发电机组在风电场以变速恒频的方式直接并入电网运行，可以将风的动能有效转换为电能储存利用，是当前可再生能源重要发电技术之一。然而与之对应的风机场的机组的继修与巡检运维需求日渐愈增。
传统的风电场机组巡查方式如人工巡查、摄像监控巡查等方式均只能依赖巡查员直接或间接观察风力发电机组设备，无法对机组内变电装置、继电器开关等运行状态进行准确客观的评估，其长时间运行会造成电力系统安全性隐患。此外，巡查员在风机塔筒内进行登高巡查作业时，其巡查强度大和危险性高，导致风电机组继修与巡检运维效率低。因此，研发一种能够用于风力发电场多场景自动巡检机器人是当前亟待解决的重大问题。
基于以上技术问题，本发明提供了一种用于风力发电场的自动巡检机器人，直履带轮移动机构安装在巡查移动支撑平台前端面左右两侧，通过直履带轮直线齿带与伺服电机连接，用于全地形直线巡查运动，三角履带轮驱动机构安装在巡查移动支撑平台后端面左右两侧，通过三角履带轮中间梅花轴与步进电机连接，用于全地形越障巡查运动，六足蜘蛛结构磁吸附攀爬机构安装在巡查移动支撑平台下端面，通过可伸缩驱动件与固定板连接，用于风电机组塔筒内壁短距离攀爬，六自由度机械臂安装在巡查移动支撑平台上端面，通过螺栓与机械臂主体杆件连接，用于电力电缆疲劳状态检测与继电器开关状态检测。以上几部分的实现使本发明具有省时、省力、全自动化和自动巡查的特点，解决了风电场巡检运维和对风力发电机组内变电装置、继电器开关等运行状态评估不准确的困难问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、自动巡查、全自动化和对风力发电机组内变电装置、继电器开关等运行状态准确评估的风力发电场的自动巡检机器人。
为实现上述目的，本发明采用如下方案：一种用于风力发电场的自动巡检机器人，包括直履带轮移动机构、三角履带轮驱动机构、六足蜘蛛结构磁吸附攀爬机构、六自由度机械臂和巡查移动支撑平台，其特征在于，所述的直履带轮移动机构安装在所述的巡查移动支撑平台前端面左右两侧，通过直履带轮直线齿带与伺服电机连接，用于全地形直线巡查运动，所述的三角履带轮驱动机构安装在所述的巡查移动支撑平台后端面左右两侧，通过三角履带轮中间梅花轴与步进电机连接，用于全地形越障巡查运动，所述的六足蜘蛛结构磁吸附攀爬机构安装在所述的巡查移动支撑平台下端面，通过可伸缩驱动件与固定板连接，用于风电机组塔筒内壁短距离攀爬，所述的六自由度机械臂安装在所述的巡查移动支撑平台上端面，通过螺栓与机械臂主体杆件连接，用于电力电缆疲劳状态检测与继电器开关状态检测。
进一步，作为优选，所述的直履带轮移动机构包括直履带轮前轮、直履带轮后轮、直履带轮直线齿带、直履带轮侧面扣盘、直履带轮侧面卡扣带和直履带轮侧面挡板，所述的直履带轮直线齿带与所述的直履带轮侧面扣盘通过直履带轮侧面卡扣带连接，所述的直履带轮前轮与所述的直履带轮后轮通过直履带轮侧面挡板连接，所述的伺服电机带动所述的直履带轮后轮与直履带轮前轮同步转动可实现沿风电机组塔筒内壁进行往复运动。
进一步，作为优选，所述的三角履带轮驱动机构包括三角履带轮、三角履带轮齿带、三角履带轮扣盘、三角履带轮卡扣带、三角履带轮中心齿轮、三角履带轮链条动力源齿轮轴，所述的三角履带轮齿带与所述的三角履带轮扣盘通过三角履带轮卡扣带连接，所述的步进电机带动所述的三角履带轮链条动力源齿轮轴，用于将力矩传递到所述的三角履带轮中心齿轮，所述的三角履带轮中心齿轮带动所述的三角履带轮与同步带转动可实现沿风电机组塔筒内壁进行运动时两侧电机差速转弯与低速大力矩越障。
进一步，作为优选，所述的六足蜘蛛结构磁吸附攀爬机构包括可伸缩驱动件、六足蜘蛛结构顶盖、六足蜘蛛结构低盖、LDX舵机、十字U型架、短U型架、蜘蛛结构支撑腿和蜘蛛结构支撑足，所述的可伸缩驱动件一端与所述的巡查移动支撑平台下端面连接，另一端与所述的六足蜘蛛结构顶盖连接，所述的六足蜘蛛结构顶盖与所述的六足蜘蛛结构底盖通过所述的LDX舵机连接，所述的六足蜘蛛结构低盖与所述的蜘蛛结构支撑腿通过所述的十字U型架连接，所述的蜘蛛结构支撑腿与所述的蜘蛛结构支撑足通过所述的短U型架连接，可实现沿风电机组塔筒内壁进行运动时短距离攀爬。
进一步，作为优选，所述的六自由度机械臂机构包括机械臂主体杆件、机械臂二段连杆、机械臂关节盖板、机械臂电机、红外探测器，所述的机械臂电机与所述的机械臂主体杆件通过齿轮轴连接，所述的机械臂关节盖板用于所述的机械臂主体杆件位置固定，所述的机械臂二段连杆与所述的机械臂主体杆件通过螺栓连接，所述的红外探测器与所述的机械臂二段连杆通过方形卡盘连接，用于风电机组塔筒内部变电装置状态扫描检测。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种用于风力发电场的自动巡检机器人，直履带轮移动机构安装在巡查移动支撑平台前端面左右两侧，通过直履带轮直线齿带与伺服电机连接，用于全地形直线巡查运动，三角履带轮驱动机构安装在巡查移动支撑平台后端面左右两侧，通过三角履带轮中间梅花轴与步进电机连接，用于全地形越障巡查运动，六足蜘蛛结构磁吸附攀爬机构安装在巡查移动支撑平台下端面，通过可伸缩驱动件与固定板连接，用于风电机组塔筒内壁短距离攀爬，六自由度机械臂安装在巡查移动支撑平台上端面，通过螺栓与机械臂主体杆件连接，用于电力电缆疲劳状态检测与继电器开关状态检测。以上几部分的实现使本发明具有省时、省力、全自动化和自动巡查的特点，解决了风电场巡检运维和对风力发电机组内变电装置、继电器开关等运行状态评估不准确的困难问题。
附图说明
图1为本发明一种用于风力发电场的自动巡检机器人的总装配示意图；
图2为本发明一种用于风力发电场的自动巡检机器人的直履带轮移动机构装配示意图；
图3为本发明一种用于风力发电场的自动巡检机器人的三角履带轮驱动机构装配示意图；
图4为本发明一种用于风力发电场的自动巡检机器人的六足蜘蛛结构磁吸附攀爬机构装配示意图；
图5为本发明一种用于风力发电场的自动巡检机器人的六自由度机械臂装配示意图；
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的较佳的实施例，然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
如图1-5所述，本发明提供了一种用于风力发电场的自动巡检机器人，包括直履带轮移动机构1、三角履带轮驱动机构2、六足蜘蛛结构磁吸附攀爬机构3、六自由度机械臂4和巡查移动支撑平台5，其特征在于，所述的直履带轮移动机构1安装在所述的巡查移动支撑平台5前端面左右两侧，通过直履带轮直线齿带与伺服电机连接，用于全地形直线巡查运动，所述的三角履带轮驱动机构2安装在所述的巡查移动支撑平台5后端面左右两侧，通过三角履带轮中间梅花轴与步进电机连接，用于全地形越障巡查运动，所述的六足蜘蛛结构磁吸附攀爬机构3安装在所述的巡查移动支撑平台5下端面，通过可伸缩驱动件与固定板连接，用于风电机组塔筒内壁短距离攀爬，所述的六自由度机械臂4安装在所述的巡查移动支撑平台5上端面，通过螺栓与机械臂主体杆件连接，用于电力电缆疲劳状态检测与继电器开关状态检测。
本实施例中，所述的直履带轮移动机构1包括直履带轮前轮101、直履带轮后轮102、直履带轮直线齿带103、直履带轮侧面扣盘104、直履带轮侧面卡扣带105和直履带轮侧面挡板106，所述的直履带轮直线齿带103与所述的直履带轮侧面扣盘105通过直履带轮侧面卡扣带104连接，所述的直履带轮前轮101与所述的直履带轮后轮102通过直履带轮侧面挡板106连接，所述的伺服电机带动所述的直履带轮后轮102与直履带轮前轮101同步转动可实现沿风电机组塔筒内壁进行往复运动。
本实施例中，所述的三角履带轮驱动机构2包括三角履带轮201、三角履带轮齿带202、三角履带轮扣盘203、三角履带轮卡扣带204、三角履带轮中心齿轮205、三角履带轮链条动力源齿轮轴206，所述的三角履带轮齿带202与所述的三角履带轮扣盘203通过三角履带轮卡扣带204连接，所述的步进电机带动所述的三角履带轮链条动力源齿轮轴206，用于将力矩传递到所述的三角履带轮中心齿轮205，所述的三角履带轮中心齿轮205带动所述的三角履带轮201与同步带转动可实现沿风电机组塔筒内壁进行运动时两侧电机差速转弯与低速大力矩越障。
本实施例中，所述的六足蜘蛛结构磁吸附攀爬机构3包括可伸缩驱动件301、六足蜘蛛结构顶盖302、六足蜘蛛结构低盖303、LDX舵机304、十字U型架305、短U型架306、蜘蛛结构支撑腿307和蜘蛛结构支撑足308，所述的可伸缩驱动件301一端与所述的巡查移动支撑平台5下端面连接，另一端与所述的六足蜘蛛结构顶盖302连接，所述的六足蜘蛛结构顶盖302与所述的六足蜘蛛结构底盖303通过所述的LDX舵机304连接，所述的六足蜘蛛结构低盖302与所述的蜘蛛结构支撑腿307通过所述的十字U型架305连接，所述的蜘蛛结构支撑腿307与所述的蜘蛛结构支撑足308通过所述的短U型架306连接，可实现沿风电机组塔筒内壁进行运动时短距离攀爬。
本实施例中，所述的六自由度机械臂机构4包括机械臂主体杆件401、机械臂二段连杆402、机械臂关节盖板403、机械臂电机404、红外探测器405，所述的机械臂电机404与所述的机械臂主体杆件401通过齿轮轴连接，所述的机械臂关节盖板403用于所述的机械臂主体杆件401位置固定，所述的机械臂二段连杆402与所述的机械臂主体杆件401通过螺栓连接，所述的红外探测器405与所述的机械臂二段连杆402通过方形卡盘连接，用于风电机组塔筒内部变电装置状态扫描检测。
以上对本发明的具体实施例进行了描述，需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种用于风力发电场的自动巡检机器人，包括直履带轮移动机构、三角履带轮驱动机构、六足蜘蛛结构磁吸附攀爬机构、六自由度机械臂和巡查移动支撑平台，其特征在于，所述的直履带轮移动机构安装在所述的巡查移动支撑平台前端面左右两侧，通过直履带轮直线齿带与伺服电机连接，用于全地形直线巡查运动，所述的三角履带轮驱动机构安装在所述的巡查移动支撑平台后端面左右两侧，通过三角履带轮中间梅花轴与步进电机连接，用于全地形越障巡查运动，所述的六足蜘蛛结构磁吸附攀爬机构安装在所述的巡查移动支撑平台下端面，通过可伸缩驱动件与固定板连接，用于风电机组塔筒内壁短距离攀爬，所述的六自由度机械臂安装在所述的巡查移动支撑平台上端面，通过螺栓与机械臂主体杆件连接，用于电力电缆疲劳状态检测与继电器开关状态检测。
2.根据权利要求1所述的一种用于风力发电场的自动巡检机器人，其特征在于，所述的直履带轮移动机构包括直履带轮前轮、直履带轮后轮、直履带轮直线齿带、直履带轮侧面扣盘、直履带轮侧面卡扣带和直履带轮侧面挡板，所述的直履带轮直线齿带与所述的直履带轮侧面扣盘通过直履带轮侧面卡扣带连接，所述的直履带轮前轮与所述的直履带轮后轮通过直履带轮侧面挡板连接，所述的伺服电机带动所述的直履带轮后轮与直履带轮前轮同步转动可实现沿风电机组塔筒内壁进行往复运动。
3.根据权利要求1所述的一种用于风力发电场的自动巡检机器人，其特征在于，所述的三角履带轮驱动机构包括三角履带轮、三角履带轮齿带、三角履带轮扣盘、三角履带轮卡扣带、三角履带轮中心齿轮、三角履带轮链条动力源齿轮轴，所述的三角履带轮齿带与所述的三角履带轮扣盘通过三角履带轮卡扣带连接，所述的步进电机带动所述的三角履带轮链条动力源齿轮轴，用于将力矩传递到所述的三角履带轮中心齿轮，所述的三角履带轮中心齿轮带动所述的三角履带轮与同步带转动可实现沿风电机组塔筒内壁进行运动时两侧电机差速转弯与低速大力矩越障。
4.根据权利要求1所述的一种用于风力发电场的自动巡检机器人，其特征在于，所述的六足蜘蛛结构磁吸附攀爬机构包括可伸缩驱动件、六足蜘蛛结构顶盖、六足蜘蛛结构低盖、LDX舵机、十字U型架、短U型架、蜘蛛结构支撑腿和蜘蛛结构支撑足，所述的可伸缩驱动件一端与所述的巡查移动支撑平台下端面连接，另一端与所述的六足蜘蛛结构顶盖连接，所述的六足蜘蛛结构顶盖与所述的六足蜘蛛结构底盖通过所述的LDX舵机连接，所述的六足蜘蛛结构低盖与所述的蜘蛛结构支撑腿通过所述的十字U型架连接，所述的蜘蛛结构支撑腿与所述的蜘蛛结构支撑足通过所述的短U型架连接，可实现沿风电机组塔筒内壁进行运动时短距离攀爬。
5.根据权利要求1所述的一种用于风力发电场的自动巡检机器人，其特征在于，所述的六自由度机械臂机构包括机械臂主体杆件、机械臂二段连杆、机械臂关节盖板、机械臂电机、红外探测器，所述的机械臂电机与所述的机械臂主体杆件通过齿轮轴连接，所述的机械臂关节盖板用于所述的机械臂主体杆件位置固定，所述的机械臂二段连杆与所述的机械臂主体杆件通过螺栓连接，所述的红外探测器与所述的机械臂二段连杆通过方形卡盘连接，用于风电机组塔筒内部变电装置状态扫描检测。
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