CN115582843A - 一种风能叶片智能自动化维护机器人及其维护使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风能叶片智能自动化维护机器人，包括箱体、固定机构、维护机构和控制系统，所述固定机构设置于箱体的底侧，所述固定机构用于将该维护机器人固定于风能叶片上，所述维护机构设置于所述箱体的顶侧，所述维护机构以完成对风能叶片的打磨、喷漆、刷漆和烘干工。本发明通过协作机械手带动各工具机构对风能叶片进行自动化维修养护，从而代替人工进行高风险操作，安全性能高，维护机器人可以完成打磨、喷漆至烘干的一整套维修过程，维修效率高使用更方便，协作机械手与各工具机构能够快速对接更换，使用更方便，同时还方便在机器人身上加装其他维护工具组件，以实现更多的维修功能，扩展性能好。

Description

一种风能叶片智能自动化维护机器人及其维护使用方法

技术领域

本发明涉及风力发电机组养护领域，尤其涉及一种风能叶片智能自动化维护机器人及其维护使用方法。

背景技术

风能叶片是风电机组中将自然界风能转换为风力发电机组电能的核心部件，也是衡量风电机组设计和技术水平的主要依据。

在专利申请号CN200610052978.8的文件中，提出了一种减阻型风力机组，能够通过减少风阻来提高发现效率，而使用中，风力机组的发电功率还与风能叶片的长度有关，为了保证风力机组的发电效率，风能叶片的尺寸需要设计很大，同时风能叶片的安装高度较高。风能叶片在使用过程中因老化或者与尘土碰撞，均会出现受损，继而影响运转效率，导致发电效率下降，而风能叶片的结构设计和安装方式导致其维修养护难度极大，后期维护不便。

现有的风能叶片维护主要是采用人工进行，由工人通过吊索或者高架抵达维护部位进行修复，维护过程危险性极大，同时维修过程需要多道工序，维修效率较低，难以满足风能叶片的日常维护需求，因而现有技术中缺乏一种能够代替工人对风能叶片进行维护的装置。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种风能叶片智能自动化维护机器人及其维护使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：包括：

箱体；

固定机构，所述固定机构设置于箱体的底侧，所述固定机构用于将该维护机器人固定于风能叶片上；

维护机构，设置于所述箱体的顶侧，所述维护机构以完成对风能叶片的打磨、喷漆、刷漆和烘干工序；

控制系统，所述控制系统用于控制固定机构与维护机构的运动状态。

优选的，所述维护机构包括打磨机构、补漆机构、刷漆机构、油漆清理机构、烘干机构和协作机械手，所述打磨机构、补漆机构、刷漆机构、油漆清理机构和烘干机构均设置于箱体的顶面，所述协作机械手的端部设置有第一快换连接件，所述打磨机构、补漆机构、刷漆机构、油漆清理机构和烘干机构上均设置有第二快换连接件。

优选的，所述固定机构包括空压机与真空吸盘，所述空压机设置于箱体的内部底侧，所述真空吸盘设置于箱体的底部。

优选的，所述控制系统包括工具控制箱与吸附控制箱，所述工具控制箱上设置有WiFi发生器，所述协作机械手上加装有摄像头。

优选的，所述打磨机构上设置有粗打磨盘、精打磨盘和气动毛刷。

优选的，所述补漆机构上设置有补漆桶，所述补漆桶上设置有通风孔，所述空压机与补漆桶气动连接。

优选的，所述刷漆机构上设置有柔性夹爪与气缸。

优选的，所述烘干机构内设置热风机与逆变器。

优选的，所述第一快换连接件与第二快换连接件气动连接。

一种风能叶片智能自动化维护机器人的维护使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，利用无人机检测出风能叶片的受损位置；

S2，利用爬绳机将维护机器人运送至所述受损位置；

S3，所述维护机器人通过固定机构固定在风能叶片上；

S4，协作机械手对接打磨机构，对所述受损位置进行打磨，打磨过程依次包括粗打磨、精打磨和去颗粒；

S5，所述协作机械手更换对接补漆机构，所述补漆机构对所述受损位置进行补漆；

S6，所述协作机械手依次更换对接刷漆机构与油漆清理机构，所述刷漆机构将喷漆刷均匀，所述油漆清理机构将多余的油漆清理干净；

S7，所述协作机械手更换对接烘干机构，所述烘干机构将所述受损位置的补漆烘干。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过协作机械手带动各工具机构对风能叶片进行自动化维修养护，从而代替人工进行高风险操作，安全性能高，有效保护维修工人；

2、维护机器人可以完成打磨、喷漆至烘干的一整套维修过程，维修效率高，使用更方便；

3、协作机械手与各工具机构能够快速对接更换，使用更方便，同时还方便在机器人身上加装其他维护工具组件，以实现更多的维修功能，扩展性能好；

4、利用摄像头可以实时拍摄维护过程，并通过WiFi发生器实现视频共享，智能化程度高，维护操作更方便。

附图说明

图1为本发明的主体结构示意图；

图2为本发明的使用场景示意图；

图3为本发明的控制系统组件示意图；

图4为本发明的打磨机构结构示意图；

图5为本发明的补漆机构结构示意图；

图6为本发明的刷漆机构结构示意图

图7为本发明的油漆清理机构结构示意图

图8为本发明的烘干机构结构示意图。

图例说明：

1、箱体；2、固定机构；21、真空吸盘；22、空压机；3、维护机构；31、打磨机构；311、精打磨盘；312、粗打磨盘；313、气动毛刷；32、补漆机构；321、补漆桶；322、通风孔；33、刷漆机构；331、柔性夹爪；332、气缸；34、油漆清理机构；35、烘干机构；351、热风机；352、逆变器；36、协作机械手；37、第一快换连接件；38、第二快换连接件；4、爬绳机；51、工具控制箱；52、吸附控制箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1-8，本发明提供的一种实施例：包括：

箱体1；

固定机构2，固定机构2设置于箱体1的底侧，固定机构2用于将该维护机器人固定于风能叶片上；

维护机构3，设置于箱体1的顶侧，维护机构3以完成对风能叶片的打磨、喷漆、刷漆和烘干工序；

控制系统，控制系统用于控制固定机构2与维护机构3的运动状态。

进一步的，维护机构3包括打磨机构31、补漆机构32、刷漆机构33、油漆清理机构34、烘干机构35和协作机械手36，打磨机构31、补漆机构32、刷漆机构33、油漆清理机构34和烘干机构35均设置于箱体1的顶面，协作机械手36的端部设置有第一快换连接件37，打磨机构31、补漆机构32、刷漆机构33、油漆清理机构34和烘干机构35上均设置有第二快换连接件38。

通过该技术方案，打磨机构31、补漆机构32、刷漆机构33、油漆清理机构34、烘干机构35分别实现打磨、补漆、刷漆、油漆清理和烘干工序，协作机械手36可以通过第一快换连接件37和第二快换连接件38的相互配合，分别与打磨机构31、补漆机构32、刷漆机构33、油漆清理机构34、烘干机构35对接。

进一步的，固定机构2包括空压机22与真空吸盘21，空压机22设置于箱体1的内部底侧，真空吸盘21设置于箱体1的底部。

通过该技术方案，固定机构2利用真空吸盘21的吸附力固定于风能叶片的表面，真空吸盘21选型保证吸附载重大于维护机器人自重，在别的实施例中，固定机构2也可以采用磁力吸附或其他的方式实现固定。

进一步的，控制系统包括工具控制箱51与吸附控制箱52，工具控制箱51上设置有WiFi发生器，协作机械手36上加装有摄像头。

通过该技术方案，摄像头能够对维护过程进行实时拍摄，并通过WiFi发生器将维护画面传递给电脑、手机等地面终端，从而更好的操作控制维护过程。

进一步的，打磨机构31上设置有粗打磨盘312、精打磨盘311和气动毛刷313。

通过该技术方案，打磨机构31与协作机械手36对接后，依次由粗打磨盘312、精打磨盘311和气动毛刷313完成粗打磨、精打磨和去颗粒操作。

进一步的，补漆机构32上设置有补漆桶321，补漆桶321上设置有通风孔322，空压机22与补漆桶321气动连接。

通过该技术方案，空压机22给补漆桶321加压，通过控制气压大小，可以控制出漆量，补漆桶321的内胆为可更换结构，使用方便同时有利于减少使用成本。

进一步的，刷漆机构33上设置有柔性夹爪331与气缸332。

通过该技术方案，刷漆机构33利用气缸332控制柔性夹爪331运动，从而将油漆涂布均匀。

进一步的，烘干机构35内设置热风机351与逆变器352。

通过该技术方案，热风机351可以将油漆烘干，逆变器352用于将供给电压转化成热风机351是使用电压。

进一步的，第一快换连接件37与第二快换连接件38气动连接。

通过该技术方案，协作机械手36通过第一快换连接件37与各工具机构对接，利用协作机械手36带动各工具机构

一种风能叶片智能自动化维护机器人的维护使用方法，包括以下步骤：

S1，利用无人机检测出风能叶片的受损位置；

S2，利用爬绳机4将维护机器人运送至受损位置；

S3，维护机器人通过固定机构2固定在风能叶片上；

S4，协作机械手36对接打磨机构31，对受损位置进行打磨，打磨过程依次包括粗打磨、精打磨和去颗粒；

S5，协作机械手36更换对接补漆机构32，补漆机构32对受损位置进行补漆；

S6，协作机械手36依次更换对接刷漆机构33与油漆清理机构34，刷漆机构33将喷漆刷均匀，油漆清理机构34将多余的油漆清理干净；

S7，协作机械手36更换对接烘干机构35，烘干机构35将受损位置的补漆烘干。

工作原理：机器人包括箱体1、固定机构2和维护机构3，维护过程中，先利用无人机检测出风能叶片的受损位置，再通过爬绳机4将机器人运送至受损位置，机器人到达受损点，利用固定机构2上的真空吸盘21吸附固定在风能叶片上，协作机械手36分别与打磨机构31、补漆机构32、刷漆机构33、油漆清理机构34、烘干机构35对接，并通过以上工具机构依次完成打磨、补漆、刷漆、油漆清理和烘干工序，维护过程可以通过摄像头摄像，利用通过WiFi发生器将维护画面传递给电脑、手机等地面终端，更好的完成对风能叶片的智能自动化维护。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风能叶片智能自动化维护机器人，其特征在于：包括：

箱体(1)；

固定机构(2)，所述固定机构(2)设置于箱体(1)的底侧，所述固定机构(2)用于将该维护机器人固定于风能叶片上；

维护机构(3)，设置于所述箱体(1)的顶侧，所述维护机构(3)以完成对风能叶片的打磨、喷漆、刷漆和烘干工序；

控制系统，所述控制系统用于控制固定机构(2)与维护机构(3)的运动状态。

2.根据权利要求1所述的一种风能叶片智能自动化维护机器人，其特征在于：所述维护机构(3)包括打磨机构(31)、补漆机构(32)、刷漆机构(33)、油漆清理机构(34)、烘干机构(35)和协作机械手(36)，所述打磨机构(31)、补漆机构(32)、刷漆机构(33)、油漆清理机构(34)和烘干机构(35)均设置于箱体(1)的顶面，所述协作机械手(36)的端部设置有第一快换连接件(37)，所述打磨机构(31)、补漆机构(32)、刷漆机构(33)、油漆清理机构(34)和烘干机构(35)上均设置有第二快换连接件(38)。

3.根据权利要求1所述的一种风能叶片智能自动化维护机器人，其特征在于：所述固定机构(2)包括空压机(22)与真空吸盘(21)，所述空压机(22)设置于箱体(1)的内部底侧，所述真空吸盘(21)设置于箱体(1)的底部。

4.根据权利要求1所述的一种风能叶片智能自动化维护机器人，其特征在于：所述控制系统包括工具控制箱(51)与吸附控制箱(52)，所述工具控制箱(51)上设置有WiFi发生器，所述协作机械手(36)上加装有摄像头。

5.根据权利要求2所述的一种风能叶片智能自动化维护机器人，其特征在于：所述打磨机构(31)上设置有粗打磨盘(312)、精打磨盘(311)和气动毛刷(313)。

6.根据权利要求2所述的一种风能叶片智能自动化维护机器人，其特征在于：所述补漆机构(32)上设置有补漆桶(321)，所述补漆桶(321)上设置有通风孔(322)，所述空压机(22)与补漆桶(321)气动连接。

7.根据权利要求2所述的一种风能叶片智能自动化维护机器人，其特征在于：所述刷漆机构(33)上设置有柔性夹爪(331)与气缸(332)。

8.根据权利要求2所述的一种风能叶片智能自动化维护机器人，其特征在于：所述烘干机构(35)内设置热风机(351)与逆变器(352)。

9.根据权利要求2所述的一种风能叶片智能自动化维护机器人，其特征在于：所述第一快换连接件(37)与第二快换连接件(38)气动连接。

10.一种风能叶片智能自动化维护机器人的维护使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，利用无人机检测出风能叶片的受损位置；

S2，利用爬绳机(4)将维护机器人运送至所述受损位置；

S3，所述维护机器人通过固定机构(2)固定在风能叶片上；

S4，协作机械手(36)对接打磨机构(31)，对所述受损位置进行打磨，打磨过程依次包括粗打磨、精打磨和去颗粒；

S5，所述协作机械手(36)更换对接补漆机构(32)，所述补漆机构(32)对所述受损位置进行补漆；

S6，所述协作机械手(36)依次更换对接刷漆机构(33)与油漆清理机构(34)，所述刷漆机构(33)将喷漆刷均匀，所述油漆清理机构(34)将多余的油漆清理干净；

S7，所述协作机械手(36)更换对接烘干机构(35)，所述烘干机构(35)将所述受损位置的补漆烘干。

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