CN115469574A - 用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置，包括嵌套配合的内框和外框，两者之间有间隙，在所述内框的底面设置有内吸附单元，所述外框的底面设置有外吸附单元，所述内框的顶面通过X轴移动机构与工作台相连，所述外框的顶面通过Y轴移动机构与工作台相连，所述X轴移动机构用于在内吸附单元、外吸附单元交替工作时，带动工作台连同外框、内框交替沿X轴方向移动，所述Y轴移动机构用于在内吸附单元、外吸附单元交替工作时，带动工作台连同内框、外框交替沿Y轴方向移动，从而实现高空作业机器人在风机叶片上的自由运动。本发明的整个装置结构简便，反应迅速，便于推广应用。

Description

用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置及控制方法

技术领域

本发明属于高空作业机器人的技术领域，具体涉及一种用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置及控制方法。

背景技术

尽管风电机组的叶片长达几十米甚至上百米且表面形貌复杂，但是风电机组叶片仍存在面积较大的外表面，因此可以设计吸附式移动机器人贴合在叶片表面，实现机器人沿叶片表面运动。目前，针对吸附式机器人的研究成果很多，主要的应用对象是风力发电机的塔筒等外表面，而风机叶片在运行过程中不可避免地受到损坏，需要对其进行巡检和维护。在机械化代人的背景下，通过机器人对风机叶片进行巡检和维护成为当务之急，设计一款能够在风机叶片表面稳定吸附并能够实现自由移动的机器人行走机构是设计风电叶片巡检及维护机器人的重要基础。

1、查阅中国专利“CN114165396A”基于气动肌肉驱动的吸附式风电叶片爬行机器人，该专利公开了一种基于气动肌肉驱动的吸附式风电叶片爬行机器人。在该专利中，为了解决由于压缩空气长距离输送导致压力下降及现有爬行机器人均由电机提供动力的问题，提出了气动肌肉驱动的方式。但存在以下不足之处：①如果为了解决气压下降的问题，可以直接在机器人上安装空气压缩机即可；②该机构在移动过程中，虽然是一个对角的吸盘移动，另一个对角的吸盘固定，但是仍然存在不稳定的风险；③按照该专利中的方案设计出来的行走机构底座较高，提升了机器人的重心，影响机器人作业的稳定性。

2、查阅中国专利“CN112896354A”爬行机器人及其控制方法，该专利公开了一种爬行机器人及其控制方法。该专利通过设计两个行走机构叠加来实现机器人在风机叶片表面行走，保证爬行机器人在风机叶片上的稳定性。但该方案存在以下不足之处：①该机器人主要的移动方向是沿着导向板的方向，如果目标位置不在该行进方向，需要通过规划相应的姿态角和移动位移量来进行调整，并不能完成自由移动；②按照该专利中的方案设计出来的行走机构底座较高，提升了机器人的重心，影响机器人作业的稳定性。

3、查阅中国专利“CN203676981U”一种清洁玻璃装置，该专利公开了一种玻璃清洁装置，在该专利中，其吸附移动装置是通过“转动前进电机7来调节短杆6相对于四连杆长杆5之间的角度变化来达到四连杆前移的目的”，在该方法的实施过程中，至少要使得两个吸盘不能吸附，使得在吸附过程中，原有的四个吸附位置降为两个，降低了该装置的稳定性。

4、查阅中国专利“CN106037576A”吸附装置及应用该吸附装置的攀爬清洗机器人，该专利公开了一种吸附装置，并基于该吸附装置设计了一种攀爬清洗机器人。该专利中的吸附装置“吸”的过程是通过电磁铁等元件推动滑块106往下移动，导致吸盘101往下压缩，并最终贴在玻璃上；当吸盘需要脱离时，需要对第二电磁铁107通电，使其对气缸110下端产生强大的电磁吸力，并通过弹簧111，使得活塞杆112与墙面接触，借助于气缸里的气体及吸盘101漏气，使得吸盘从玻璃上脱落。该吸附方式从理论上可实现吸附和脱落，但是，在实际应用及攀爬清洗机器人方面存在显著不足，首先在吸附和脱落过程中，要依靠强大的外力作用，这会对需要吸附的玻璃产生较大伤害，另外，在脱落时还需要靠吸盘漏气，这样的吸盘在吸附过程中存在重大安全隐患，因为该吸盘通过压紧吸附后，就没有再采取措施了，如果这时吸盘漏气，整个装置将会坠落，产生重大安全隐患。

在该专利的攀爬清洗机器人设计方面，公开了基本的结构，并没有对其移动或行走方式进行阐述，结合图2及权利要求8中吸附装置的数量至少为5，在平行四杆机构基本理论知识的基础上，推测出该机器人行走方式分为两种，一种是位于平行四杆机构中间的吸盘先不移动，通过电机和齿轮机构带动清扫机构移动上下移动，由于平行机构顶端的四个吸盘位置固定，在移动过程中就会使得机架不停旋转，导致整个平台重心不稳；另一种行走方式是位于机架顶端的4个吸盘，左右(图中方位)两个分别吸附和脱落，从而实现移动，且在移动过程中，位于中间的吸盘将始终处于脱落状态，所以吸盘数量对此种移动方式无任何保护左右。

5、查阅中国专利“CN109403647A”一种基于吸附原理的高空作业机器人稳定装置，该专利公开了一种基于吸附原理的高空作业机器人稳定装置，该装置是通过控制第一吸附吸盘和第二吸附吸盘内的气压来控制机器人上下移动，该专利中没有记载该装置能同时实现其他方向的移动情况，例如左右移动，因而，该装置的移动的灵活性受到明显限制。另外，从该机构中可以初步得出，两个吸盘不利于作业平台较大且较重的装置的稳定性控制。

6、查阅中国专利，相关专利针对机构平稳移动作了相关改进，例如：中国专利“CN204600348U”一种遥控自动玻璃清洁装置，该专利公开了一种遥控自动玻璃清洁装置，“通过远程的遥控操控驱动电机11转动，通过横向驱动滚轮的转动，使竖向轨道2和内侧擦板6一起水平移动，并通过遥控操控连接滚轮3的电机，使滚轮3转动，滚轮3的转动带动驱动滚轮12转动，驱动滚轮12带动导向轮4转动，从而带动整个内侧擦板6沿着竖直轨道2滑动。”简单概述，该实用新型专利通过横向导轨和竖直导轨实现了玻璃清洁装置能够在竖直方向和水平方向运动，但是该装置只能在两个横向平行导轨围成的区域内移动，并不能在该区域以外的地方进行工作，限制了采用类似行走机构的运动范围。

如果在该清洁装置的底部安装吸盘，同时将该装置中的横向导轨设计成可以移动的机构，似乎就能解决机构既能够上下移动，又不被限制移动范围。如果这样设计，将会存在以下不足：1)在清洁装置底部安装吸盘，将会限制工作平台的运动空间及性能；2)机构整体设计将会较为繁琐；3)横向导轨或移动部件需要保持平行，否则将不利于机构的横向移动。

综合上述问题及风机叶片修复机器人工作的实际情况，本发明公开了一种能支撑机器人对风电机组叶片巡检及修复作业时可以多向移动且步距自适应的行走装置及控制方法。

发明内容

本发明提供一种用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置及控制方法，借助嵌套配合的外框和内框以及内吸附单元、外吸附单元，利用X轴移动机构和Y轴移动机构，在内吸附单元、外吸附单元交替工作的状态下，实现吸附行走装置在X轴方向、Y轴方向的移动，从而带动高空作业机器人在风机叶片上的自由运动，扩大了高空作业机器人的应用范围，提高了应用便捷性，同时整个装置结构简便，反应迅速，便于推广应用。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置，包括嵌套配合的内框和外框，两者之间有间隙，在所述内框的底面设置有内吸附单元，所述外框的底面设置有外吸附单元，所述内框的顶面通过X轴移动机构与工作台相连，所述外框的顶面通过Y轴移动机构与工作台相连，所述X轴移动机构用于在内吸附单元、外吸附单元交替工作时，带动工作台连同外框、内框交替沿X轴方向移动，所述Y轴移动机构用于在内吸附单元、外吸附单元交替工作时，带动工作台连同内框、外框交替沿Y轴方向移动，从而实现高空作业机器人在风机叶片上的自由运动。

进一步，所述X轴移动机构包括沿X轴方向设置的多个第一直线滑轨、一个或多个第一滚珠丝杠，每个所述第一直线滑轨的滑块均与工作台连接，每个所述第一滚珠丝杠的丝杠螺母均与工作台连接，其丝杠的一端与第一电动机连接，

在内吸附单元工作，外吸附单元不工作时，此时内框固定不动，所述第一电动机用于带动丝杠螺母连同工作台沿X轴方向运动，以及带动与工作台相连的滑块沿第一直线滑轨运动，带动与工作台相连的外框沿X轴方向运动，

在外吸附单元工作，内吸附单元不工作时，此时工作台固定不动，所述第一电动机用于带动丝杠连同内框沿X轴方向运动，以及带动与内框相连的第一直线滑轨沿X轴方向运动，实现滑块在第一直线滑轨、丝杠螺母在第一滚珠丝杠上的往复运动，进而带动吸附行走装置在X轴方向的运动；

所述Y轴移动机构包括沿Y轴方向设置的多个第二直线滑轨、一个或多个第二滚珠丝杠，每个所述第二直线滑轨的滑块均与工作台连接，每个所述第二滚珠丝杠的丝杠螺母均与工作台连接，其丝杠的一端与第二电动机连接，

在外吸附单元工作，内吸附单元不工作时，此时外框固定不动，所述第二电动机用于带动丝杠螺母连同工作台沿Y轴方向运动，以及带动与工作台相连的滑块沿第二直线滑轨运动，带动与工作台相连的内框沿X轴方向运动，

在内吸附单元工作，外吸附单元不工作时，此时工作台固定不动，所述第二电动机用于带动丝杠连同外框沿Y轴方向运动，以及带动与外框相连的第二直线滑轨沿Y轴方向运动，实现滑块在第二直线滑轨、丝杠螺母在第二滚珠丝杠上的往复运动，进而带动吸附行走装置在Y轴方向的运动。

进一步，多个所述第一直线滑轨被划分为两组，且对称分布；多个所述第二直线滑轨被划分为两组，且对称分布。

进一步，所述外框、内框均呈方形结构，其X轴方向的长度大于Y轴方向的长度，在所述外框对应内框X轴方向的侧边上均设置有凸起，所述凸起的长度大于内框的长度，其顶面与工作台的底面不接触。

进一步，所述内吸附单元包括多个真空吸盘，它们分别通过各自的调整机构间隔设置在内框的底面，所述外吸附单元也包括多个真空吸盘，它们分别各自的调整机构间隔设置在外框的底面，所述调整机构用于调节真空吸盘距离外框或者内框的高度；

在所述外框的周边设置有检测单元，所述检测单元用于检测吸附行走装置周边的障碍物，与X轴移动机构、Y轴移动机构配合工作，实现吸附行走装置的避障操作，与调整机构配合工作，实现吸附行走装置的越障操作。

一种基于上文所述的用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置的控制方法，在内吸附单元、外吸附单元交替工作的状态下，配合X轴移动机构带动工作台连同外框、内框交替沿X轴方向移动，以及Y轴移动机构带动工作台连同内框、外框交替沿Y轴方向移动，从而使吸附行走装置按照规划路径行走至目标位置。

进一步，在先内吸附单元、再外吸附单元依次交替工作时，X轴移动机构先带动工作台连同外框、再带动内框依次交替沿X轴方向移动，实现吸附行走装置在X轴方向的行走控制；

在先内吸附单元、再外吸附单元依次交替工作时，Y轴移动机构先带动工作台连同内框、再带动外框依次交替沿Y轴方向移动，实现吸附行走装置在Y轴方向的行走控制。

进一步，所述内框与外框在X轴方向的间隙决定吸附行走装置在X轴方向的移动步长，所述内框与外框在Y轴方向的间隙决定吸附行走装置在Y轴方向的移动步长。

本发明有益的技术效果如下：

1、利用设置在X轴方向、Y轴方向的滚珠丝杠以及第一直线滑轨、第二直线滑轨，通过丝杠螺母在滚珠丝杠上以及滑块在第一直线滑轨、第二直线滑轨上的交替往复运动，以及X轴方向、Y轴方向的滚珠丝杠，内吸附单元和外吸附单元的交替工作，可实现风电机组叶片修复机器人在风机叶片上进行前后左右任意方向的移动，应用范围大、便捷性高，同时在整个运动过程一直保证至少有四个真空吸盘牢牢地吸附在风机叶片上，保证机器人在高空作业的安全性，较常规的足式机器人，其在移动过程中的吸附性更高，而较常规的履带式机器人，其灵活性更高，控制更简练，适用性更广泛。

2、可以根据风电机组叶片修复机器人上搭载的摄像头和传感器等组成检测单元，通过控制电机的转速进而达到在移动过程中可以实现步距自适应和自动进行避障的效果。

3、再结合设置在真空吸盘上的调整装置，在移动过程中通过依次调节真空吸盘距离内框或者外框的高度，可以轻松越过风机叶片上的导流片，进而可以实现对风机叶片更大范围的检修。所述行走机构分为跨越风机叶片的导流片和无导流片两种设计形式，如果风机叶片上有导流片，则将叶片内外框的高度增加；如果无需跨越导流片，则其高度可以降低，保证底盘尽量低，提高机器人的稳定性。

4、本发明的吸附行走机构装置较其他传统的高空行进装置在制造成本上大大降低，此装置可以实现了风电机组叶片修复机器人可以自行爬行到风机叶片的损坏部位进行维修，可以不需要依靠绳索吊装作为主要的安全保护手段，降低了人工维修的风险性。

5、本发明吸附行走机构部分的高度主要为吸盘加滑块的高度，整体高度较其他新进机构的高度大幅度降低，降低了整机重心，提高了机器人作业的安全性。

6、本发明通过滑轨机构，能够使得机器臂在整个装置侧面工作时，其内框较正常行走更向侧面伸出，使得整个机器人在工作中，不会因为支撑的阻力臂过短而出现倾覆。

7、通过吸盘固定端的调整装置，能够使得多个吸盘稳定吸附在风机叶片曲面上。

8、内外框通过滚珠丝杠来回运动，可以“小步快跑”的方式在风机叶片上自由移动，不受角度的限制。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2(a)为本发明的吸附行走装置沿X轴方向右向移动第一阶段的状态示意图；

图2(b)为本发明的吸附行走装置右向移动第二阶段即回复初始位置的状态示意图；

图3(a)为本发明的吸附行走装置沿Y轴方向前向移动第一阶段的状态示意图；

图3(b)为本发明的吸附行走装置前向移动第二阶段即回复初始位置的状态示意图；

图4为本发明的内框移动进入凸起里面，以改变整个装置的重心位置的状态示意图；

其中，1-内框，2-外框，3-工作台，4-第一直线滑轨，5-第一滚珠丝杠，6-第一电动机，7-第二直线滑轨，8-第二滚珠丝杠，9-第二电动机，10-真空吸盘。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-3所示，本发明提供了一种用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置，包括嵌套配合的内框1和外框2，两者之间有间隙，在内框1的底面设置有内吸附单元，在外框2的底面设置有外吸附单元，该内框1的顶面通过X轴移动机构与工作台3相连，该外框2的顶面通过Y轴移动机构与工作台3相连，该X轴移动机构用于在内吸附单元、外吸附单元交替工作时，带动工作台3连同外框2、内框1交替沿X轴方向移动，该Y轴移动机构用于在内吸附单元、外吸附单元交替工作时，带动工作台3连同内框1、外框2交替沿Y轴方向移动，从而实现高空作业机器人在风机叶片上的自由运动。这样，借助内吸附单元、外吸附单元的交替工作，配合X轴移动机构、Y轴移动机构的交替工作，实现吸附行走装置在X轴方向、Y轴方向的运动，扩大了高空作业机器人在风机叶片上的应用范围，提升了高空作业机器人的使用便捷性。具体如下：

该X轴移动机构包括沿X轴方向设置的多个第一直线滑轨4、一个或多个第一滚珠丝杠5，每个第一直线滑轨4的滑块均与工作台3连接，每个第一滚珠丝杠5的丝杠螺母均与工作台3连接，其丝杠的一端与第一电动机6连接，可以将多个第一直线滑轨4分为两组，它们对称设置，以确保运动的稳定性，这样在内吸附单元、外吸附单元交替工作时，通过第一电动机6带动丝杠螺母在第一滚珠丝杠的丝杠上、滑块在第一直线滑轨上的往复运动，实现吸附行走装置在X轴方向的运动。

如图2所示，即在内吸附单元工作，外吸附单元不工作时，此时内框1固定不动，与之连接的第一直线滑轨、第一滚珠丝杠5也固定不动，第一电动机6带动丝杠螺母连同工作台沿X轴方向运动，以及带动与工作台相连的滑块沿第一直线滑轨运动，带动与工作台相连的外框沿X轴方向运动；

在外吸附单元工作，内吸附单元不工作时，此时工作台3固定不动，与之连接的丝杠螺母、滑块也就固定不动，随着第一电动机6的转动，与之连接的丝杠连同内框1相对丝杠螺母继续沿X轴方向运动，同样与内框1相连的第一直线滑轨4相对滑块继续沿X轴方向运动，从而使丝杠螺母、滑块又恢复到原先在丝杠、第一直线滑轨上的位置，为下一次X轴方向的移动做准备，重复上述过程就可以实现滑块在第一直线滑轨、丝杠螺母在第一滚珠丝杠上的往复运动，进而带动吸附行走装置在X轴方向的运动。

该Y轴移动机构包括沿Y轴方向设置的多个第二直线滑轨7、一个或多个第二滚珠丝杠8，每个第二直线滑轨8的滑块均与工作台3连接，每个第二滚珠丝杠的丝杠螺母均与工作台3连接，其丝杠的一端与第二电动机9连接，也可以将多个第二直线滑轨7分为两组，它们对称设置，以确保运动的稳定性，同样在内吸附单元、外吸附单元交替工作时，通过第二电动机9构带动丝杠螺母在第二滚珠丝杠8的丝杠上、滑块在第二直线滑轨7上的往复运动，实现吸附行走装置在Y轴方向的运动。

如图3所示，即在外吸附单元工作，内吸附单元不工作时，此时外框2固定不动，与之连接的第二直线滑轨、第二滚珠丝杠也固定不动，第二电动机带动丝杠螺母连同工作台沿Y轴方向运动，以及带动与工作台相连的滑块沿第二直线滑轨运动，带动与工作台相连的内框沿X轴方向运动，

在内吸附单元工作，外吸附单元不工作时，此时工作台固定不动，与之连接的丝杠螺母、滑块也固定不动，当第二电动机转动时，带动丝杠连同外框相对丝杠螺母沿Y轴方向运动，同样带动与外框相连的第二直线滑轨相对滑块沿Y轴方向运动，从而使丝杠螺母、滑块又恢复到原先在丝杠、第二直线滑轨上的位置，为下一次Y轴方向的移动做准备，重复上述过程就可以实现滑块在第二直线滑轨、丝杠螺母在第二滚珠丝杠上的往复运动，进而带动吸附行走装置在Y轴方向的运动。

为了提高整个装置的避障能力，在外框的周边设置有检测单元，该检测单元可以包括摄像头、各种测距传感器等等，用于检测吸附行走装置周边的障碍物状况，与X轴移动机构、Y轴移动机构配合工作，实现吸附行走装置的避障操作，如发现左前方5cm处有障碍物，可以通过X轴移动机构、Y轴移动机构使吸附行走装置从右侧越过障碍物，再继续前进。

同时考虑到风机叶片上有固定安装的多个导流片，它们横纵整个风机叶片，无法通过上述避障方法越过，我们再吸附单元增加了调整机构，即该内吸附单元包括多个真空吸盘10，它们分别通过各自的调整机构间隔设置在内框的底面，该外吸附单元也包括多个真空吸盘10，它们分别各自的调整机构间隔设置在外框的底面，该调整机构用于调节真空吸盘距离外框或者内框的高度，这样，当检测单元识别出前方是障碍物是导流片时，通过调整机构将外框或者内框升高即使工作台升高，越过导流片再行进，实现吸附行走装置的越障操作。

考虑到移动方向的需求，该外框2、内框1均设计呈方形结构，第一直线滑轨4、第一滚珠丝杠5可以设置在内框1X轴方向的两个侧边上，同样第二直线滑轨7、第二滚珠丝杠8也可以设置在外框2Y轴方向的两个侧边上，考虑到滚珠丝杠作为主动部件，可以设置在内框1、外框2的中间位置，如在内框1、外框2的边上设置有朝向中心延伸的舌头，滚珠丝杠可以设置在对应的舌头上，而第一直线滑轨4、第二直线滑轨7都被分为两组，对称分布在滚珠丝杠的两侧，当然也可以在内框1的两个平行边、外框2的两个平行边各设置一组滚珠丝杠，确保内框1、外框2的受力均匀，整个装置的行进确定性，当然具体需根据实际情况而定，如工作台的面积较小可以不设置在中间位置。

为了适应装置的实际布置需求，该外框2、内框1可能是长条形状，如X轴方向的长度大于Y轴方向的长度，而工作时的机械臂可能会伸到装置的侧面，此时装置的重心会发生变化，会有倾倒风险，因此，如图4所示，我们在外框2对应内框X轴方向的侧边上均设置有凸起21，该凸起21的长度大于内框的长度，其顶面与工作台的底面不接触，留有间隙，以减小摩擦力，这样内框1相对外框2的运动范围不仅仅是两者之间的间隙，能够尽可能向外框2的内边缘运动，直至凸起21抵住内框1上的滑轨部件，从而改变整个装置的重心，使其可以尽可能靠近机械臂偏移的位置，提高整个装置的稳定性，降低倾覆风险。

本发明还提供了一种基于上文所述的用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置的控制方法，在内吸附单元、外吸附单元交替工作的状态下，配合X轴移动机构带动工作台连同外框、内框交替沿X轴方向移动，以及Y轴移动机构带动工作台连同内框、外框交替沿Y轴方向移动，从而使吸附行走装置按照规划路径行走至目标位置。

该吸附行走装置先依据规划路径确定各个点的X、Y坐标，然后通过X轴移动机构、Y轴移动机构分别控制X轴方向、Y轴方向的运动，直至到达目标位置，即在先内吸附单元、再外吸附单元依次交替工作时，X轴移动机构先带动工作台连同外框、再带动内框依次交替沿X轴方向移动，实现吸附行走装置在X轴方向的行走控制；在先内吸附单元、再外吸附单元依次交替工作时，Y轴移动机构先带动工作台连同内框、再带动外框依次交替沿Y轴方向移动，实现吸附行走装置在Y轴方向的行走控制，具体如下：

当机器人进行X轴方向移动如右向移动时，如图2所示，首先控制外框1上的第二电动机9始终停止工作，然后在内框1上的四个真空发生器开始工作，使真空吸盘10牢牢地吸附在风机叶片表面，再控制外框2的四个真空发生器停止工作，使外框2的四个真空吸盘10停止工作脱离叶片表面；

然后在内框1上的第一电动机6开始工作，第一电动机6正向转动带动工作台3连同外框2相较于内框1进行右向移动到合适位置，再控制外框2上的四个真空发生器开始工作，使外框2的四个真空吸盘10开始工作吸附在叶片表面，而后使内框1上的四个真空吸盘10停止工作，此时保证外框2相对于风机叶片保证相对静止，继续使在内框1上的第一电动机6开始工作，此时由于滚珠丝杠装置是固定在内框1上的，当第一电动机6带动丝杠继续转动时，将带动内框1相对于外框2和工作台3进行右向移动，从而使内框1上的各个构件回复初始位置，但此时整个装置相对于风机叶片完成了一次右向移动。当进行左向移动时，只需将右向移动步骤中的第一电动机6反转之后就可以实现。

当机器人进行Y轴方向移动如前向移动时，如图3所示，此时需要控制内框1上的第一电动机6始终停止工作，而后在外框2上的四个真空发生器开始工作，使真空吸盘10牢牢地吸附在风机叶片表面，再控制内框1的四个真空发生器停止工作，使其上的四个真空吸盘10停止工作脱离叶片表面，然后在外框2上的第二电动机9开始工作，第二电动机9正向转动带动工作台3连同内框1相较于外框2进行前向移动到合适位置；

然后控制内框1上的四个真空发生器开始工作，使内框1的四个真空吸盘10开始工作吸附在叶片表面，而后使外框2上的四个真空吸盘10停止工作，此时保证内框1、工作台3相对于风机叶片保证相对静止，继续使在外框2上的第二电动机9开始工作，此时由于滚珠丝杠装置是固定在外框2上的，当第二电动机9带动丝杠进行转动时，将带动外框2相对于工作台3、内框1进行前向移动，从而使外框2上的各个构件回复到初始位置，但此时整个装置相对于风机叶片完成了一次前向移动。当进行后向移动时，只需将前向移动步骤中的第二电动机9反转之后就可以实现。

该吸附行走装置在X轴方向的移动步长由内框与外框在X轴方向的间隙决定，在Y轴方向的移动步长由内框与外框在Y轴方向的间隙决定。

在进行越障操作时，根据障碍物如导流片的位置，先利用调整机构调整内框或外框的高度，如增加内框的高度，此时外框的外吸附机构没有工作，可以随着工作台的升高一起升高，再利用上述行走方法，使外框的两个真空吸盘先越过导流片，然后利用调整机构调整外框的高度，再使外吸附机构工作，然后利用上述行走方法，使内框的两个真空吸盘越过导流片，之后按照正常的行走方法就可以带动整个装置越过导流片。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (8)

1.一种用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置，其特征在于：包括嵌套配合的内框和外框，两者之间有间隙，在所述内框的底面设置有内吸附单元，所述外框的底面设置有外吸附单元，所述内框的顶面通过X轴移动机构与工作台相连，所述外框的顶面通过Y轴移动机构与工作台相连，所述X轴移动机构用于在内吸附单元、外吸附单元交替工作时，带动工作台连同外框、内框交替沿X轴方向移动，所述Y轴移动机构用于在内吸附单元、外吸附单元交替工作时，带动工作台连同内框、外框交替沿Y轴方向移动，从而实现高空作业机器人在风机叶片上的自由运动。

2.根据权利要求1所述的用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置，其特征在于：所述X轴移动机构包括沿X轴方向设置的多个第一直线滑轨、一个或多个第一滚珠丝杠，每个所述第一直线滑轨的滑块均与工作台连接，每个所述第一滚珠丝杠的丝杠螺母均与工作台连接，其丝杠的一端与第一电动机连接，

在内吸附单元工作，外吸附单元不工作时，此时内框固定不动，所述第一电动机用于带动丝杠螺母连同工作台沿X轴方向运动，以及带动与工作台相连的滑块沿第一直线滑轨运动，带动与工作台相连的外框沿X轴方向运动，

在外吸附单元工作，内吸附单元不工作时，此时工作台固定不动，所述第一电动机用于带动丝杠连同内框沿X轴方向运动，以及带动与内框相连的第一直线滑轨沿X轴方向运动，实现滑块在第一直线滑轨、丝杠螺母在第一滚珠丝杠上的往复运动，进而带动吸附行走装置在X轴方向的运动；

所述Y轴移动机构包括沿Y轴方向设置的多个第二直线滑轨、一个或多个第二滚珠丝杠，每个所述第二直线滑轨的滑块均与工作台连接，每个所述第二滚珠丝杠的丝杠螺母均与工作台连接，其丝杠的一端与第二电动机连接，

在外吸附单元工作，内吸附单元不工作时，此时外框固定不动，所述第二电动机用于带动丝杠螺母连同工作台沿Y轴方向运动，以及带动与工作台相连的滑块沿第二直线滑轨运动，带动与工作台相连的内框沿X轴方向运动，

在内吸附单元工作，外吸附单元不工作时，此时工作台固定不动，所述第二电动机用于带动丝杠连同外框沿Y轴方向运动，以及带动与外框相连的第二直线滑轨沿Y轴方向运动，实现滑块在第二直线滑轨、丝杠螺母在第二滚珠丝杠上的往复运动，进而带动吸附行走装置在Y轴方向的运动。

3.根据权利要求2所述的用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置，其特征在于：多个所述第一直线滑轨被划分为两组，且对称分布；多个所述第二直线滑轨被划分为两组，且对称分布。

4.根据权利要求1所述的用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置，其特征在于：所述外框、内框均呈方形结构，其X轴方向的长度大于Y轴方向的长度，在所述外框对应内框X轴方向的侧边上均设置有凸起，所述凸起的长度大于内框的长度，其顶面与工作台的底面不接触。

5.根据权利要求1所述的用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置，其特征在于：所述内吸附单元包括多个真空吸盘，它们分别通过各自的调整机构间隔设置在内框的底面，所述外吸附单元也包括多个真空吸盘，它们分别各自的调整机构间隔设置在外框的底面，所述调整机构用于调节真空吸盘距离外框或者内框的高度；

在所述外框的周边设置有检测单元，所述检测单元用于检测吸附行走装置周边的障碍物，与X轴移动机构、Y轴移动机构配合工作，实现吸附行走装置的避障操作，与调整机构配合工作，实现吸附行走装置的越障操作。

6.一种基于权利要求1所述的用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置的控制方法，其特征在于：在内吸附单元、外吸附单元交替工作的状态下，配合X轴移动机构带动工作台连同外框、内框交替沿X轴方向移动，以及Y轴移动机构带动工作台连同内框、外框交替沿Y轴方向移动，从而使吸附行走装置按照规划路径行走至目标位置。

7.根据权利要求6所述的用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置的控制方法，其特征在于：在先内吸附单元、再外吸附单元依次交替工作时，X轴移动机构先带动工作台连同外框、再带动内框依次交替沿X轴方向移动，实现吸附行走装置在X轴方向的行走控制；

在先内吸附单元、再外吸附单元依次交替工作时，Y轴移动机构先带动工作台连同内框、再带动外框依次交替沿Y轴方向移动，实现吸附行走装置在Y轴方向的行走控制。

8.根据权利要求7所述的用于风机叶片高空作业机器人的吸附行走装置的控制方法，其特征在于：所述内框与外框在X轴方向的间隙决定吸附行走装置在X轴方向的移动步长，所述内框与外框在Y轴方向的间隙决定吸附行走装置在Y轴方向的移动步长。

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