CN220849907U - 一种风力发电机叶片除冰用机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风力发电机去冰装置技术领域，尤其涉及一种风力发电机叶片除冰用机器人，包括机器人本体，机器人本体上部设有储液箱和摄像装置，还包括：多足组件，用于带动机器人本体在风力发电机叶片上移动，喷洒头组件，其与所述储液箱通过输液管相连，清扫组件，其转动设置于所述机器人本体前侧；以及设置在所述清扫组件前侧的超声除冰装置；包括超声波发生器、压电换能器以及若干振动传导块，振动传导块与冰层表面接触。本实用新型通过设置在机器人本体上的多足组件互为支撑式的移动，并超声除冰装置将冻结在叶片表面的冰层振碎，通过清扫装置将碎冰清除，同时，将喷洒在叶片表面的防冻液涂刷均匀，进而实现叶片表面冰层安全稳定的快速清除。

Description

一种风力发电机叶片除冰用机器人

技术领域

本实用新型涉及风力发电机去冰装置技术领域，尤其涉及一种风力发电机叶片除冰用机器人。

背景技术

在风电场运行阶段，覆冰覆雪会导致风速和风向出现测量误差，使风电机组偏航；同时，还会改变叶片翼型和表面粗糙度，影响气动特性和发电出力。覆冰可导致叶片质量失衡，使其产生振动和共振；不仅如此，雪水渗流还可能导致控制系统失灵。当叶片旋转时，叶片覆冰可被抛射至相当于叶片顶端高度1.5倍的地方，可能造成安全事故。此外，人工除冰雪的难度较大且风险很高。

针对上述问题，申请号为CN202121545480.1，公开了一种风机叶片除冰机器人，包括机体，所述机体沿风机叶片行走，机体上设有用于除冰的除冰件以及用于喷洒防冰剂的喷洒件，机体顶面还设有安装座，安装座内放置有降落伞，安装座顶面设有启闭门，底面设有用于将降落伞向外吹出的喷吹口。上述实用新型专利通过容置框推开启闭门、喷吹口将降落伞吹出打开，使装置缓缓下落，提高了安全性，减少了机体的损坏可能；储液箱通过加热元件将防冰剂加热到适合温度，提高了防冻效果。

然而，上述专利仍存在以下问题：

1.低温室外状态下，加热除冰需要较高温度，显然其除冰效率较低；

2.风雪天，球形摄像头很容易被风雪影响其拍摄或摄像效果，当出现上述情况时，工作人员将无法得知风机叶片上部的冰雪情况，进而不能准确的进行除冰。

3.机器人通过机体底部形成真空，配合两侧的车轮进行移动，其移动方式不灵活，机器人不能对风机叶片的任何区域进行除冰工作，容易造成部分死角的冰雪无法清除。

实用新型内容

为了解决上述至少一个技术问题，本实用新型提出一种风力发电机叶片除冰用机器人，目的在于通过设置在机器人本体上的多足组件互为支撑式的移动，并超声除冰装置将冻结在叶片表面的冰层振碎，通过清扫装置将碎冰清除，同时，将喷洒在叶片表面的防冻液涂刷均匀，进而实现叶片表面冰层安全稳定的快速清除。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种风力发电机叶片除冰用机器人，包括机器人本体，所述机器人本体上部设有储液箱和摄像装置，还包括：

多足组件，其用于带动机器人本体在风力发电机叶片上移动，所述多足组件包括第一移动足组和第二移动足组，所述第一移动足组和第二移动足组均通过设置在底部的真空吸盘与所述风力发电机叶片固定；其中，所述第一移动足组和第二移动足组互为支撑足；

喷洒头组件，其与所述储液箱通过输液管相连，用于喷洒防冻液；

清扫组件，其转动设置于所述机器人本体前侧；

超声除冰装置，其用于通过超声波振碎冰层，所述超声除冰装置设置在所述清扫组件前侧；所述超声除冰装置包括用于产生高频超声波信号的超声波发生器、与所述超声波发生器相连的压电换能器以及与压电换能器相连的若干振动传导块，所述振动传导块与冰层表面接触。

优选地，所述第一移动足组包括第一支脚、第四支脚和第五支脚，所述第二移动足组包括第二支脚、第三支脚和第六支脚；所述第一支脚、第三支脚、第五支脚和第二支脚、第四支脚、第六支脚分别对称分布在所述机器人本体两侧。

优选地，所述清扫组件包括对称安装在机器人本体前侧的轴座、转动设置在所述轴座间的转动轴以及固定套设在转动轴外侧的海绵刷。

优选地，所述海绵刷材质为EVA海绵。

优选地，所述摄像装置包括保护罩、设置在保护罩内的红外感知摄像头以及光学式结冰传感器。

优选地，所述保护罩周向布设有用于加热除雾或冰雪的热电阻丝。

优选地，所述喷洒头组件包括与输液管相连的L型喷洒管，所述L型喷洒管下部设有T型支撑柱，所述L型喷洒管出口端连接有喷头，所述喷头位于海绵刷上部。

优选地，所述喷头数量为3个。

优选地，所述真空吸盘与真空发生器相连。

优选地，所述振动传导块数量为6个，并对称分布于所述压电换能器下部。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型通过在机器人本体前端设置超声除冰装置，利用超声发生器和压电换能器将电能转化为高频振动的机械能，并通过与风力发电机叶片表面的冰层接触的振动传导块将高频振动传导，从而实现快速除去叶片表面冰层的目的；通过设置清扫装置不仅将叶片表面的碎冰清除，而且能够将喷洒在叶片表面的防冻液均匀涂刷，有效防止叶片表面的二次结冰。

本实用新型通过互为支撑足的第一移动足组和第二移动足组，使得任意时刻叶片表面都有支撑足通过真空吸盘吸附固定，有效保证机器人本体移动的稳定性。

附图说明

图1为一种风力发电机叶片除冰用机器人的立体图；

图2为一种风力发电机叶片除冰用机器人的俯视图；

图3为一种风力发电机叶片除冰用机器人的仰视图；

图4为本实用新型中摄像装置结构示意图；

图中：1、机器人本体；2、储液箱；3、摄像装置；31、红外感知摄像头；32、光学式结冰传感器；33、保护罩；4、第一移动足组；41、第一支脚；42、第四支脚；43、第五支脚；5、第二移动足组；51、第二支脚；52、第三支脚；53、第六支脚；6、真空吸盘；7、喷洒头组件；71、L型喷洒管；72、T型支撑柱；73、喷头；8、清扫组件；81、轴座；82、转动轴；83、海绵刷；9、超声除冰装置；91、超声波发生器；92、压电换能器；93、振动传导块。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更好的理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，很显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型中的一部分实施例，而非本实用新型的全部实施例。

请参照图1-4所示，一种风力发电机叶片除冰用机器人，包括机器人本体1，机器人本体1上部设有储液箱2和摄像装置3，还包括：

多足组件，其用于带动机器人本体1在风力发电机叶片上移动，多足组件包括第一移动足组4和第二移动足组5，第一移动足组4和第二移动足组5均通过设置在底部的真空吸盘6与风力发电机叶片固定；其中，第一移动足组4和第二移动足组5互为支撑足；

喷洒头组件7，其与储液箱2通过输液管相连，用于喷洒防冻液；

清扫组件8，其转动设置于机器人本体1前侧；

超声除冰装置9，其用于通过超声波振碎冰层，超声除冰装置9设置在清扫组件8前侧；超声除冰装置9包括用于产生高频超声波信号的超声波发生器91、与超声波发生器91相连的压电换能器92以及与压电换能器92相连的若干振动传导块93，振动传导块93与冰层表面接触。

本实用新型通过在机器人本体1上设置前端依次设置超声除冰装置9，利用超声发生器和压电换能器92将电能转化为高频振动的机械能，并通过与风力发电机叶片表面的冰层接触的振动传导块93将高频振动传导，从而实现快速除去叶片表面冰层的目的；通过设置清扫装置不仅将叶片表面的碎冰清除，而且能够将喷洒在叶片表面的防冻液均匀涂刷，有效防止叶片表面的二次结冰；通过互为支撑足的第一移动足组4和第二移动足组5，使得任意时刻叶片表面都有支撑足通过真空吸盘6吸附固定，有效保证机器人本体1移动的稳定性。

需要说明的是，上述实施例中，为了使真空吸盘6与冰层表面间产生真空负压，真空吸盘6与真空发生器(图中未示出)相连。

为了能够有效振碎较大面积的冰层，本实施例中，振动传导块93数量为6个，并对称分布于压电换能器92下部。

如图2所示，第一移动足组4包括第一支脚41、第四支脚42和第五支脚43，第二移动足组5包括第二支脚51、第三支脚52和第六支脚53；第一支脚41、第三支脚52、第五支脚43和第二支脚51、第四支脚42、第六支脚53分别对称分布在机器人本体1两侧。

需要说明的是，上述第一支脚41、第三支脚52和第五支脚43设置在机器人本体1左侧，第二支脚51、第四支脚42和第六支脚53设置在机器人本体1右侧。因此，第一移动足组4和第二移动足组5整体均呈三角状。

移动时，第一移动足组4和第二移动足组5互为支撑足。具体来说，以第一移动足组4中的第一支脚41、第四支脚42和第五支脚43作为支撑足通过真空吸盘6吸附固定于叶片表面，第二移动足组5中的第二支脚51、第三支脚52和第六支脚53可同时移动或依次移动，移动后第二移动足组5吸附固定于叶片表面，此时完成第一次移动。同理，再将第二移动足组5作为支撑足，通过第一移动足组4移动完成第二次移动。重复上述动作，可以实现机器人本体1在叶片上的稳定移动。

如图3所示，清扫组件8包括对称安装在机器人本体1前侧的轴座81、转动设置在轴座81间的转动轴82以及固定套设在转动轴82外侧的海绵刷83。其中，海绵刷83材质为EVA海绵。

可以理解的是，由于叶片表面可能存在振碎后的碎冰，为了避免碎冰在此冻结在叶片表面，设置在超声除冰装置9与机器人本体1前端间的转动的海绵刷83，通过转动，将碎冰清除。

碎冰清除后，为了避免叶片表面再次结冰，上述的喷洒头组件7包括与输液管相连的L型喷洒管71，L型喷洒管71下部设有T型支撑柱72，L型喷洒管71出口端连接有喷头73，喷头73位于海绵刷83上部。

需要说明的是，上述的超声除冰装置9可以通过连接杆与清扫装置中的轴座81或直接与机器人本体1相连。当然，超声除冰装置9亦可以采用支架将超声发生器、压电换能器92以及振动传导块93组合安装后，再通过连接杆与轴座81会机器人本体1连接。

可以理解的是，喷头73喷洒防冻液的位置可以位于海绵刷83与超声除冰装置9之间的冰面区域，这样通过转动的海绵刷83能够较均匀的将防冻液涂刷在叶片表面；或者将喷头73位置设置在可将部分防冻液喷洒到海绵刷83上，这样设置的优点在于，能够避免大量防冻液同时喷洒在叶片表面容易造成浪费，海绵刷83吸附部分防冻液能够提高防冻液的利用率。

本实施例中，喷头73数量为3个，当然，喷头73数量可以根据需要来调整。

如图4所示摄像装置3包括保护罩33、设置在保护罩33内的红外感知摄像头31以及光学式结冰传感器32。

需要说明的是，红外感知摄像头31是一种具有红外传感功能的摄像头设备。它利用红外技术来检测和捕捉红外辐射，从而实现对目标物体或场景的感知和监测。光学式结冰传感器32是一种用于检测和监测物体表面的结冰情况的传感器。它通过观察物体表面的反射光线或透射光线的变化来判断是否存在结冰现象。

通过同时使用光学式结冰传感器32和红外感知摄像头31，可以获得更全面的结冰监测信息。光学式结冰传感器32可以提供更准确的结冰检测结果，而红外感知摄像头31可以提供结冰区域的热图，帮助我们更清晰地了解结冰情况的分布和程度。

当然，图4中示出的仅是其中一种组合安装方式，实际操作中，可根据需要独立安装红外感知摄像头31和光学式结冰传感器32的相对位置，以实现最佳的数据采集目的。

为了避免保护罩33在恶劣的低温环境下结冰或起雾，保护罩33周向布设有用于加热除雾或冰雪的热电阻丝(图中未示出)。

需要说明的是，本申请中可通过控制系统智能化控制机器人实现自动快速除冰，控制系统的控制原理属于现有技术本申请在此不作赘述。本实用新型提出一种风力发电机叶片除冰用机器人，目的在于通过设置在机器人本体上的多足组件互为支撑式的移动，并超声除冰装置将冻结在叶片表面的冰层振碎，通过清扫装置将碎冰清除，同时，将喷洒在叶片表面的防冻液涂刷均匀，进而实现叶片表面冰层安全稳定的快速清除。

以上所述是本实用新型实施例的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进、润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种风力发电机叶片除冰用机器人，包括机器人本体(1)，所述机器人本体(1)上部设有储液箱(2)和摄像装置(3)，其特征在于，还包括：

多足组件，其用于带动机器人本体(1)在风力发电机叶片上移动，所述多足组件包括第一移动足组(4)和第二移动足组(5)，所述第一移动足组(4)和第二移动足组(5)均通过设置在底部的真空吸盘(6)与所述风力发电机叶片固定；其中，所述第一移动足组(4)和第二移动足组(5)互为支撑足；

喷洒头组件(7)，其与所述储液箱(2)通过输液管相连，用于喷洒防冻液；

清扫组件(8)，其转动设置于所述机器人本体(1)前侧；

超声除冰装置(9)，其用于通过超声波振碎冰层，所述超声除冰装置(9)设置在所述清扫组件(8)前侧；所述超声除冰装置(9)包括用于产生高频超声波信号的超声波发生器(91)、与所述超声波发生器(91)相连的压电换能器(92)以及与压电换能器(92)相连的若干振动传导块(93)，所述振动传导块(93)与冰层表面接触。

2.根据权利要求1所述风力发电机叶片除冰用机器人，其特征在于，所述第一移动足组(4)包括第一支脚(41)、第四支脚(42)和第五支脚(43)，所述第二移动足组(5)包括第二支脚(51)、第三支脚(52)和第六支脚(53)；所述第一支脚(41)、第三支脚(52)、第五支脚(43)和第二支脚(51)、第四支脚(42)、第六支脚(53)分别对称分布在所述机器人本体(1)两侧。

3.根据权利要求1所述风力发电机叶片除冰用机器人，其特征在于，所述清扫组件(8)包括对称安装在机器人本体(1)前侧的轴座(81)、转动设置在所述轴座(81)间的转动轴(82)以及固定套设在转动轴(82)外侧的海绵刷(83)。

4.根据权利要求3所述风力发电机叶片除冰用机器人，其特征在于，所述海绵刷(83)材质为EVA海绵。

5.根据权利要求1所述风力发电机叶片除冰用机器人，其特征在于，所述摄像装置(3)包括保护罩(33)、设置在保护罩(33)内的红外感知摄像头(31)以及光学式结冰传感器(32)。

6.根据权利要求5所述风力发电机叶片除冰用机器人，其特征在于，所述保护罩(33)周向布设有用于加热除雾或冰雪的热电阻丝。

7.根据权利要求3所述风力发电机叶片除冰用机器人，其特征在于，所述喷洒头组件(7)包括与输液管相连的L型喷洒管(71)，所述L型喷洒管(71)下部设有T型支撑柱(72)，所述L型喷洒管(71)出口端连接有喷头(73)，所述喷头(73)位于海绵刷(83)上部。

8.根据权利要求7所述风力发电机叶片除冰用机器人，其特征在于，所述喷头(73)数量为3个。

9.根据权利要求1-8任一所述风力发电机叶片除冰用机器人，其特征在于，所述真空吸盘(6)与真空发生器相连。

10.根据权利要求9所述风力发电机叶片除冰用机器人，其特征在于，所述振动传导块(93)数量为6个，并对称分布于所述压电换能器(92)下部。