CN216095383U - 一种风电塔筒清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风电塔筒清洁机器人，包括可开合的机器人主体，机器人主体内侧转动安装有可与风电塔筒贴合且带动机器人主体沿风电塔筒上下移动的滚轮组件，机器人主体在滚轮组件上方固定有支撑架，支撑架上转动安装有清洁组件。本实用新型根据风电塔筒维护的实际情况而设计，省去磁性履带，不对塔筒表面形成二次损伤，且不需要吊索，使用更方便，清洁组件采用周布置，可绕塔筒中心转动，所以不需要调整作业角度位置，机器人只需沿塔筒上下行走即可完成清洁，清洁效率大大提高。

Description

一种风电塔筒清洁机器人

技术领域

本实用新型涉及清洁机器人技术领域，具体涉及一种风电塔筒清洁机器人。

背景技术

近年来，风电为建设低碳清洁、可持续发展新能源体系发挥了重要作用；但风电的运维成本始终居高不下，以塔筒清洁、探伤、除锈以及塔顶机头巡检为主的日常运维均属于高空危险特种作业，租赁大型吊装升降机设备的成本控制是阻碍推广风电常规化运维的主要因素。

市场现有清洁机器人体积小，清洁效率低，多数采多磁吸式履带驱动结构，容易划伤塔筒漆面，清洁同时造成了二次损伤，得不偿失，且有掉落风险，风电塔筒高度均在60米以上，一旦掉落危险性极大，因此必须使用安全吊索，增加了安装和使用难度。所以常规的清洁机器人，并不适用于风电塔筒。

实用新型内容

对现有技术的不足，本实用新型针提供一种风电塔筒清洁机器人，采用环形结构，通过滚轮与塔筒表面压紧产生的摩擦力使机器人附着在塔筒表面，省去磁性履带，且不需要吊索，使用更方便，清洁组件可绕塔筒中心转动，不需要调整作业角度位置，机器人只需沿塔筒上下行走即可完成清洁，清洁效率大大提高。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

提供一种风电塔筒清洁机器人，包括可开合的机器人主体，机器人主体内侧转动安装有可与风电塔筒贴合且带动机器人主体沿风电塔筒上下移动的滚轮组件，机器人主体在滚轮组件上方固定有支撑架，支撑架上转动安装有清洁组件。

本方案通过在机器人主体上设置滚轮组件，利用滚轮组件带动整体在风电塔筒上下爬升，省去了磁性履带结构，不对塔筒表面形成二次损伤，滚轮利用塔筒锥度的天然阻力，大大减小机器人掉落风险，且不需要吊索，使用更方便。清洁组件可适应不同的塔筒直径，可绕塔筒中心转动，不需要调整作业角度位置，机器人只需沿塔筒上下行走即可完成清洁，清洁效率高。

进一步的，机器人主体上安装有控制模块和电池模块，控制模块分别与滚轮组件和清洁组件电连接，控制模块无线通讯连接有遥控器。

机器人主体上安装电池模块为各个用电设备进行供电，控制模块与各个用电设备电连接，可控制各个用电设备运行，便于配合遥控器实现远程操作。

进一步的，滚轮组件包括单轴机器人和弧形支撑臂，单轴机器人安装在机器人主体上并保持与风电塔筒中轴线垂直，弧形支撑臂的中部开设有供单轴机器人贯穿的通槽，弧形支撑臂在通槽内转动安装有摆轴支座，摆轴支座与单轴机器人的滑块连接，弧形支撑臂的两端分别转动安装有可在风电塔筒竖向滚动的防滑滚轮，其中一个防滑滚轮的转动轴上安装有滚轮电机。

单轴机器人可通过滑块控制弧形支撑臂在机器人主体上的位置，用于调整弧形支撑臂端部防滑滚轮与风带塔筒之间的贴紧力度，防滑滚筒通过滚轮电机驱动，可带动整体进行攀升动作，操作方便。

进一步的，机器人主体开设有贯穿上下表面且两两正对的四个固定通槽，单轴机器人安装在固定通槽内，并向风电塔筒中心方向驱动弧形支撑臂移动。

机器人主体上设置有四个滚轮组件，每个滚轮组件均安装在固定通槽内，固定通槽提供弧形支撑臂的移动空间，便于实现防滑滚轮与风电塔筒之间压紧配合。

进一步的，单轴机器人与弧形支撑臂之间安装与控制器电连接的压力传感器。

压力传感器用于检测防滑滚轮与风电塔筒之间的压力，可便于控制器控制单轴机器人滑块移动，使得防滑滚轮与风电塔筒始终保持适当的压力，便于攀爬并防止机器人掉落。

进一步的，清洁组件包括可开合的支撑环，支撑环周向均匀间隔布置有销轴并通过销轴安装有伸入支撑环内的摇臂，摇臂的端部竖向转动安装有滚刷，支撑环上连接有可驱动滚刷转动的滚刷电机，支撑环在相邻两个销轴之间安装有可驱动支撑环转动的驱动电机，驱动电机的驱动轴竖向贯穿支撑环并在支撑环下方安装有与支撑架外周面贴合的驱动滚轮，支撑环内侧分别安装有与驱动滚轮配合且滚动设置在支撑架表面的支撑滚轮。

驱动滚轮配合支撑滚轮可将支撑环限位在支撑架上，利用驱动滚轮的转动，可带动支撑环及支撑环上部的清洁滚刷整体转动，对风电塔筒进行清洁作业，滚动清洁可全面覆盖风电塔筒表面，提升清洁效率。

进一步的，摇臂一端与销轴之间安装有可使摇臂另一端的滚刷具有相对于风电塔筒中心向心压紧力的扭力弹簧。

扭力弹簧可对摇臂施力，使其能够始终保持滚刷与风电塔筒的贴紧配合，便于提高清洁效率。

进一步的，摇臂内部安装有分别与滚刷转轴和滚刷电机转动轴连接的同步带。

滚刷电机通过同步带与滚刷转轴连接，可驱动滚刷转动，实现对风电塔筒的清洁作作业。

进一步的，支撑环的转动方向与滚刷的转动方向相反。

滚刷通过滚刷电机实现自转，支撑环的整体转动方向与滚刷方向相反，实现对塔筒外表面全面清洁。

进一步的，机器人主体和支撑环均为环形、两半式结构，机器人主体的两个半环的一端通过大铰链轴铰接，机器人主体的两个半环的另一端通过大固定销活动插接；支撑环的两个半环的一端通过小铰链轴铰接，支撑环的两个半环的另一端通过小固定销活动插接。

机器人主体和支撑环均采用铰接转动方式连接，可便于打开和闭合，用于环抱风电塔筒，便于进行安装作业。

本实用新型的有益效果：

本方案的风电塔筒清洁机器人，根据风电塔筒维护的实际情况而设计，整体采用环形结构，圆周布罩防滑滚轮，通过将防滑滚轮与风电塔筒表面压紧产生的摩擦力使机器人附着在塔筒表面，省去磁性履带，不对塔筒表面形成二次损伤。

因采用环形结构，配合利用塔筒锥度的天然阻力，大大减小机器人掉落风险，且不需要吊索，使用更方便。清洁组件的滚刷布置在支撑环的圆周面内，可绕风电塔筒中心转动，不需要调整作业角度位置，机器人只需沿塔筒上下行走即可完成清洁，清洁效率大大提高。

附图说明

图1是本实用新型一种风电塔筒清洁机器人的剖视图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是本实用新型的俯视图；

图4是本实用新型的立体结构合拢图；

图5是本实用新型的立体结构打开图；

图6是本实用新型中清洁组件的立体结构图。

图中所示：

1、机器人主体；2、支撑架；3、清洁组件；4、遥控器；5、防滑滚轮；6、单轴机器人；7、摆轴支座；8、滚轮电机；9、控制模块；10、电池模块；11、大铰链轴；12、大固定销；13、支撑环；14、支撑滚轮；15、驱动滚轮；16、滚刷；17、小铰链轴；18、小固定销；19、摇臂；20、滚刷；21、滚刷电机；22、驱动电机；23、风电塔筒；24、弧形支撑臂；25、通槽；26、固定通槽。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

一种风电塔筒清洁机器人，包括可开合的机器人主体1，机器人主体1内侧转动安装有可与风电塔筒23贴合且带动机器人主体1沿风电塔筒23上下移动的滚轮组件，机器人主体1在滚轮组件上方固定有支撑架2，支撑架2上转动安装有清洁组件3。

机器人主体1上安装有控制模块9和电池模块10，控制模块9分别与滚轮组件和清洁组件3电连接，控制模块9无线通讯连接有遥控器4。电池模块10为可充放电的蓄电池，其与机器人主体上的各个用电设备电连接并为它们进行供电。

滚轮组件包括单轴机器人6和弧形支撑臂24，单轴机器人6横向安装在机器人主体1上，并保持与风电塔筒23中轴线垂直，弧形支撑臂24的中部开设有供单轴机器人6贯穿的通槽25，弧形支撑臂24在通槽25内转动安装有摆轴支座7，摆轴支座7与单轴机器人6的滑块连接，滚轮组件可在摆轴支座7上实现一定角度的转动，以贴合风电塔筒23的锥度。弧形支撑臂24的两端分别转动安装有可在风电塔筒23竖向滚动的防滑滚轮5，其中一个防滑滚轮5的转动轴上安装有滚轮电机8。在本实施例中，滚轮电机8选用伺服电机，为滚轮组件提供动力，其中一个伺服电机安装绝对值编码器，可提供爬升高度数据，通过遥控器控制机器人动作并实时监测爬升高度。

机器人主体1开设有贯穿上下表面且两两正对的四个固定通槽26，单轴机器人6安装在固定通槽26内，并向风电塔筒23中心方向驱动弧形支撑臂24移动。

单轴机器人6与弧形支撑臂24之间安装与控制器电连接的压力传感器。滚轮组件与单轴机器人6之间安装压力传感器，爬升过程中，可实时监测防滑滚轮5与风电塔筒23接触面的压紧力，确保滚轮组件与风电塔筒23外壁一直保持压紧状态，保证爬升所需的摩擦力。

清洁组件3包括可开合的支撑环13，支撑环13周向均匀间隔布置有销轴并通过销轴安装有伸入支撑环13内的摇臂19，摇臂19的端部竖向转动安装有滚刷16，支撑环13上连接有可驱动滚刷16转动的滚刷电机21，支撑环13在相邻两个销轴之间安装有可驱动支撑环13转动的驱动电机22，驱动电机22的驱动轴竖向贯穿支撑环13并在支撑环13下方安装有与支撑架2外周面贴合的驱动滚轮15，支撑环13内侧分别安装有与驱动滚轮15配合且滚动设置在支撑架2表面的支撑滚轮14。

摇臂19一端与销轴之间安装有可使摇臂19另一端的滚刷16具有相对于风电塔筒23中心向心压紧力的扭力弹簧。摇臂19内部安装有分别与滚刷16转轴和滚刷电机21转动轴连接的同步带。支撑环13的转动方向与滚刷16的转动方向相反。

机器人主体1和支撑架2均为环形、两半式结构，机器人主体1的两个半环的一端通过大铰链轴11铰接，机器人主体1的两个半环的另一端通过大固定销12活动插接，可实现机器人主体1的打开及合拢，机器人主体1合拢后，用大固定销12将另外两端固定，形成固定环体。支撑架2的两个半环的一端通过小铰链轴17铰接，支撑架2的两个半环的另一端通过小固定销18活动插接。

本实用新型整体工作流程：

清洁机器人的机器人主体1、支撑架2和支撑环13均为铰链式对开分体结构，在使用时需将设备打开，套在风电塔筒23外围，之后将机器人主体1合拢，用大固定销12将机器人主体1开口端固定并用小固定销18将支撑环13的开口端固定，整体形成固定圆环，单轴机器人6通过滑块移动驱动滚轮12的弧形支撑臂24运动进而使得两端的防滑滚轮5与风电塔筒23表面压紧，滚轮组件与单轴机器人6之间通过压力传感器实时监测压紧力，保证防滑滚轮5与风电塔筒23外表面始终紧紧贴合，滚轮组件的防滑滚轮5由滚轮电机8驱动并可利用编码器提供爬升高度数据，支撑环13上部的清洁组件3为弹簧曲臂结构，可适配不同的风电塔筒23直径，清洁组件3的滚刷16通过滚刷电机21实现自转，整体在上下移动时，支撑环13通过驱动滚轮15配合支撑滚轮14可带动清洁滚刷16整体实现绕塔筒中心公转，实现对塔筒23外表面全面清洁。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种风电塔筒清洁机器人，其特征在于：包括可开合的机器人主体，机器人主体内侧转动安装有可与风电塔筒贴合且带动机器人主体沿风电塔筒上下移动的滚轮组件，机器人主体在滚轮组件上方固定有支撑架，支撑架上转动安装有清洁组件。

2.根据权利要求1所述的风电塔筒清洁机器人，其特征在于：机器人主体上安装有控制模块和电池模块，控制模块分别与滚轮组件和清洁组件电连接，控制模块无线通讯连接有遥控器。

3.根据权利要求2所述的风电塔筒清洁机器人，其特征在于：滚轮组件包括单轴机器人和弧形支撑臂，单轴机器人安装在机器人主体上并保持与风电塔筒中轴线垂直，弧形支撑臂的中部开设有供单轴机器人贯穿的通槽，弧形支撑臂在通槽内转动安装有摆轴支座，摆轴支座与单轴机器人的滑块连接，弧形支撑臂的两端分别转动安装有可在风电塔筒竖向滚动的防滑滚轮，其中一个防滑滚轮的转动轴上安装有滚轮电机。

4.根据权利要求3所述的风电塔筒清洁机器人，其特征在于：机器人主体开设有贯穿上下表面且两两正对的四个固定通槽，单轴机器人安装在固定通槽内，并向风电塔筒中心方向驱动弧形支撑臂移动。

5.根据权利要求3所述的风电塔筒清洁机器人，其特征在于：单轴机器人与弧形支撑臂之间安装与控制器电连接的压力传感器。

6.根据权利要求2所述的风电塔筒清洁机器人，其特征在于：清洁组件包括可开合的支撑环，支撑环周向均匀间隔布置有销轴并通过销轴安装有伸入支撑环内的摇臂，摇臂的端部竖向转动安装有滚刷，支撑环上连接有可驱动滚刷转动的滚刷电机，支撑环在相邻两个销轴之间安装有可驱动支撑环转动的驱动电机，驱动电机的驱动轴竖向贯穿支撑环并在支撑环下方安装有与支撑架外周面贴合的驱动滚轮，支撑环内侧分别安装有与驱动滚轮配合且滚动设置在支撑架表面的支撑滚轮。

7.根据权利要求6所述的风电塔筒清洁机器人，其特征在于：摇臂一端与销轴之间安装有可使摇臂另一端的滚刷具有相对于风电塔筒中心向心压紧力的扭力弹簧。

8.根据权利要求6所述的风电塔筒清洁机器人，其特征在于：摇臂内部安装有分别与滚刷转轴和滚刷电机转动轴连接的同步带。

9.根据权利要求6所述的风电塔筒清洁机器人，其特征在于：支撑环的转动方向与滚刷的转动方向相反。

10.根据权利要求6所述的风电塔筒清洁机器人，其特征在于：机器人主体和支撑环均为环形、两半式结构，机器人主体的两个半环的一端通过大铰链轴铰接，机器人主体的两个半环的另一端通过大固定销活动插接；支撑环的两个半环的一端通过小铰链轴铰接，支撑环的两个半环的另一端通过小固定销活动插接。

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