ES2554705A1 - Robot de mantenimiento - Google Patents

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ES2554705A1 ES201531658A ES201531658A ES2554705A1 ES 2554705 A1 ES2554705 A1 ES 2554705A1 ES 201531658 A ES201531658 A ES 201531658A ES 201531658 A ES201531658 A ES 201531658A ES 2554705 A1 ES2554705 A1 ES 2554705A1
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Abstract

Robot para el mantenimiento de superficies aproximadamente verticales, con dispositivo para impedir el vuelco por cabeceo del robot al desplazarse por las superficies verticales y elementos que aseguran la adherencia a las superficies metálicas; así como dispositivos de control y guiado inalámbricos, un cañón de agua a alta presión, una cámara fotográfica y una cámara videográfica. El robot puede ser utilizado para labores, tales como limpieza, inspección, mantenimiento y reparación de las superficies verticales, por ejemplo la torre de un aerogenerador, o de elementos situados cerca de ellas, como las palas del referido aerogenerador.

Description

imagen1
DESCRIPCIÓN
Robot de mantenimiento
5 Objeto de la invención
Es objeto de la presente invención un novedoso robot para el mantenimiento de superficies aproximadamente verticales, preferentemente de las torres o fustes y de las palas de los generadores eólicos, que incorpora un dispositivo para impedir el vuelco por cabeceo del
10 robot al desplazarse por las superficies verticales y elementos que aseguran la adherencia a las superficies metálicas, así como dispositivos de control y guiado inalámbricos. El robot puede ser utilizado para labores, tales como limpieza, inspección, mantenimiento y reparación de las superficies verticales, por ejemplo la torre de un aerogenerador, o de elementos situados cerca de ellas, como las palas del referido aerogenerador.
15
Antecedentes de la invención
Los generadores eólicos son bien conocidos en el estado de la técnica desde la antigüedad en forma de los muy conocidos molinos de viento cuya función podía ser la molienda de
20 cereales o la elevación de agua. En los últimos años del pasado siglo se desarrollaron generadores eólicos que utilizan la energía eólica para producir electricidad y que no contribuyen a la emisión de sustancias contaminantes a la atmosfera con lo que su número ha aumentado rápidamente.
25 Los generadores eólicos comprenden una torre o fuste que sustenta una góndola que aloja
o soporta el resto de los elementos o dispositivos, una palas con perfil aerodinámico y el resto de dispositivos, reductores, alternadores y sistemas de refrigeración, control y seguridad.
30 Uno de los problemas con los que se enfrenta las compañías que operan los parques eólicos es la suciedad que se acumula en el fuste y en las palas lo que se traduce, en este último caso, en una pérdida de rendimiento de los generadores eólicos. Para realizar la limpieza, inspección, mantenimiento y reparación, tanto del fuste como de las palas, se han desarrollado multitud de dispositivos y procedimientos entre los que se puede citar los
35 siguientes:
imagen2
 Operarios que se descuelgan mediante cuerdas desde la góndola y mediante pulverizadores de agua a presión realizan la limpieza del fuste y de las palas, este procedimiento tiene el inconveniente de la seguridad de los operarios y de que no se
5 puede llevar a cabo a partir de una determinada velocidad del viento.
 Andamios motorizados que, o bien se descuelgan desde la góndola, o bien se elevan desde el suelo, y en los que se sitúan los trabajadores equipados con diversos instrumentos de limpieza, mantenimiento, reparación o inspección. Este método tiene varios inconvenientes: en primer lugar, la poca flexibilidad de las instalaciones; y en
10 segundo lugar, el coste del transporte de los andamios y del número de operarios que se necesita tanto en el andamio como en tierra para el control y apoyo de las tareas realizadas.
 Drones para la inspección, su utilización conlleva una serie de inconvenientes como la poca autonomía de funcionamiento, debido a la capacidad de sus baterías, 15 imposibilidad de vuelo en determinadas condiciones de velocidad de viento y
restricciones legales diferentes en cada estado.
 Por último, se puede citar los robots teledirigidos que escalan el fuste y que se sujetan a él mediante multitud de dispositivos que van desde cadenas magnéticas hasta dispositivos que abrazan a la torre. Los inconvenientes que presentan son, por
20 una parte las dificultades para realizar tareas de mantenimiento de las palas del aerogenerador, por lo alejadas que están de la torre, y por otra parte el cabeceo que sufren al avanzar en la escalada que puede llegar a separarlos del fuste y provocar la caída y la muy posible avería en el robot. El solicitante no conoce ningún robot que trabaje en superficies verticales y que realicen todas las tares que desempeña la
25 invención.
Entre los robots para la realización de trabajos en superficies verticales, se puede citar:  WO 2012158042 (fecha de prioridad: 19/05/2011): Método y vehículo para inspeccionar o tratar la superficie de un aerogenerador o edificio
30  ES 2346617 (fecha de prioridad: 18/10/2010): Dispositivo mecánico trepador aplicable a tareas de limpieza, mantenimiento, pintura o reparación de cuerpos metálicos de grandes dimensiones  ES 2334186 (fecha de prioridad: 11/08/2006): Robot limpiador trepador
imagen3
La presente invención ofrece una solución sencilla y económica para evitar el vuelco por cabeceo del robot y elementos magnéticos para incrementar la adherencia, y dispositivos de control y guiado mediante comunicaciones inalámbricas, y así mismo dispositivos que permiten realizar todas las tareas mencionadas.
5
Descripción de la invención
El robot de mantenimiento, preferentemente de las torres y palas de los generadores 10 eólicos, objeto de la presente invención comprende:
 un vehículo que a su vez comprende:
o un primer bastidor de forma aproximadamente paralelepipédica, al que se le acopla el resto de dispositivos y elementos,
15 o un dispositivo de tracción mediante orugas accionado por al menos un conjunto de un motor de corriente continua y un reductor, que propulsa las ruedas de transmisión, que son traseras, mediante un sistema de transmisión,
o la cara exterior de las referidas orugas dispone de una pluralidad de primeros 20 imanes para la sujeción del vehículo a una superficie metálica vertical,
o uno o más segundos imanes dispuestos en la cara inferior del referido primer bastidor, el extremo inferior de cada uno de los segundos imanes está situado en el espacio definido por la referida cara inferior del primer bastidor y el plano generado por las porciones de las superficies exteriores de las orugas
25 que están contacto con la superficie vertical, esta disposición impide que los segundos imanes entren en contacto con la superficie bloqueando el movimiento del robot y aumenta la adherencia que producen de los imanes de las orugas.
o un dispositivo anti-vuelco por cabeceo unido de manera amovible a la parte
30 trasera del primer bastidor y que comprende un segundo bastidor de planta sensiblemente rectangular, en dicho segundo bastidor se dispone adecuadamente dos juegos de ruedas, que se sitúan simétricamente respecto al eje longitudinal del vehículo y cercanas a la arista trasera inferior del referido segundo bastidor,
imagen4
o unos primeros medios de acoplamiento a voluntad dispuestos en la porción delantera de la cara superior del primer bastidor, para el acoplamiento de un cañón de agua, una cámara fotográfica de alta resolución para la inspección de la superficie vertical de la torre de un aerogenerador y de sus palas u otros
5 elementos o dispositivos para el mantenimiento y reparación,
o una fuente de alimentación de corriente continua conectada con los motores de corriente continua,
o una cámara de vídeo dispuesta en la cara frontal del primer bastidor para el guiado del vehículo y su correspondiente fuente de alimentación,
10 o una unidad de medida inercial, un sistema de geolocalización y un altímetro, con sus correspondientes fuentes de alimentación,
o una unidad de control de las fuentes de alimentación, de la cámara de vídeo, de la unidad de medida inercial, del sistema de geolocalización y del altímetro, y que comprende al menos:
15 • uno o más dispositivos hardware y su correspondiente software,
• uno o mas primeros dispositivos de comunicación en tiempo real inalámbricos,  un mando a distancia que comprende un dispositivo hardware y su correspondiente software, un segundo dispositivo de comunicación en tiempo real inalámbrico
20 compatible con al menos uno de los primeros dispositivos de comunicación, al menos un periférico de entrada de datos, por ejemplo una o más palancas de mando y una pluralidad de botones, y un periférico de presentación y control de información, como puede ser una pantalla,
 como una opción de diseño, la invención puede comprender un ordenador que 25 disponga de un tercer dispositivo de comunicación inalámbrico compatible con al menos uno de los primeros dispositivos de comunicación.
Descripción de las figuras
30 Figura 1: muestra una vista en perspectiva de un esquema del vehículo del robot para limpieza Figura 2: muestra otra vista en perspectiva de un esquema del vehículo del robot para limpieza. Figura 3: muestra una vista esquemática en perspectiva del primer soporte con el cañón de
35 agua y su respectiva cámara de video.
imagen5
Realización preferente de la invención
Las figuras 1 – 3 muestran una realización preferente del robot de mantenimiento. Las
5 figuras 1 y 2 muestran el vehículo (1) que forma parte del robot de mantenimiento encargado de la limpieza o inspección de superficies aproximadamente verticales como pueden ser las superficies verticales del fuste de aerogeneradores, el casco de barcos, depósitos o fachadas de edificios.
10 El vehículo (1) comprende un primer bastidor (2) en el que se monta y acopla el resto de dispositivos, mecanismos y elementos de funcionalidad del robot. El vehículo es propulsado por un dispositivo de tracción mediante orugas propulsado uno o más conjuntos de motor de corriente continua y reductor que accionan, mediante un sistema de transmisión, las ruedas de transmisión, que son traseras. Con el objetivo de fijar el vehículo a la superficie metálica
15 se dispone una pluralidad de primeros imanes (5), preferentemente imanes de neodimio, en la superficie exterior de las orugas (4).
Para aumentar la adherencia se disponen una pluralidad de segundos imanes (8), preferentemente imanes de neodimio, en la cara inferior del referido primer bastidor (2),
20 situados adecuadamente, como ya se ha descrito anteriormente, para que no entren en contacto con la superficie metálica.
El dispositivo de tracción mediante orugas tiene el inconveniente de que al avanzar hay un momento en él que un determinado número de imanes dejan de sujetar el vehículo a la 25 superficie metálica pudiendo caer por el par generado por la posición del centro de gravedad del vehículo. Para evitar el anterior inconveniente, se dispone un dispositivo anti-vuelco por cabeceo que mantiene el vehículo pegado a la pared. Preferentemente dicho dispositivo anti-vuelco por cabeceo comprende un segundo bastidor (3) de planta sensiblemente rectangular y unido al primer bastidor por unos segundos medios de unión amovibles, y
30 próximas a la arista inferior delantera de dicho segundo bastidor, así mismo, el referido segundo bastidor dispone, simétricamente respecto al eje longitudinal del vehículo, de dos ruedas (9) que evitan la caída del vehículo de la superficie metálica.
Diversos dispositivos de limpieza, mantenimiento, reparación o inspección se pueden35 acoplar al vehículo mediante los primeros medios de acoplamiento dispuestos en el primer
imagen6
bastidor. Uno de los dispositivos es un cañón de agua (13) a alta presión motorizado y controlado por la unidad de control (7) y que es apto para girar respecto a un primer eje, que es perpendicular a la cara superior del primer bastidor, y con respecto a un segundo eje que es perpendicular al primer eje, es decir tiene dos grados de libertad; dicho cañón de agua 5 está conectado hidráulicamente a un grupo de alta presión exterior al vehículo. El referido cañón de agua está dispuesto en un primer soporte (11) que comprende medios de acoplamiento (12) a voluntad complementarios a los primeros medios de acoplamiento (10) del primer bastidor. Para facilitar el manejo del cañón de agua se dispone solidariamente al dicho cañón de agua una segunda cámara de video (14), cuyo eje es paralelo al eje
10 longitudinal del referido cañón.
Otro dispositivo que puede acoplar al vehículo es una cámara fotográfica motorizada de alta resolución controlada por la referida unidad de control, que está montada sobre un segundo soporte que dispone de medios de acoplamiento a voluntad complementarios con los
15 primeros medios de acoplamiento del primer bastidor. La dicha cámara fotográfica es apta para girar respecto a un primer eje, que es perpendicular a la cara superior del primer bastidor, y con respecto a un segundo eje que es perpendicular al primer eje.
El robot se manejara, con la ayuda de una cámara de vídeo (6), bien desde un mando a
20 distancia o bien desde un ordenador. El referido ordenador dispone de un tercer dispositivo de comunicación inalámbrico compatible con al menos uno de los primeros dispositivos de comunicación de la unidad de control y que es apto para transmitir y recibir datos.
En el caso de manejo mediante un mando a distancia, las comunicaciones entre el segundo
25 dispositivo de comunicación y al menos uno de los primeros dispositivos de comunicación se realizan mediante protocolo de comunicaciones por radiofrecuencia, y en el caso de manejo mediante un ordenador las comunicaciones se realizaran mediante tecnología wifi.

Claims (7)

  1. imagen1
    REIVINDICACIONES
    1. Robot de mantenimiento caracterizado porque comprende:5  un vehículo que a su vez comprende:
    o un primer bastidor de forma aproximadamente paralelepipédica, al que se le acopla el resto de dispositivos y elementos,
    o un dispositivo de tracción mediante orugas accionado por al menos un conjunto de un motor de corriente continua y un reductor por cada oruga, que
    10 propulsa las ruedas de transmisión, que son traseras, mediante un sistema de transmisión; la cara exterior de las referidas correas dispone de una pluralidad de primeros imanes,
    o uno o más segundos imanes dispuestos en la cara inferior del referido primer bastidor, el extremo inferior de cada uno de los segundos imanes está situado
    15 entre la cara inferior del primer bastidor y el plano definido por las superficies exteriores de las porciones de las orugas que están en contacto con la superficie vertical,
    o un dispositivo anti-vuelco por cabeceo unido de manera amovible a la parte trasera del primer bastidor y que comprende un segundo bastidor de planta
    20 sensiblemente rectangular, en dicho segundo bastidor se dispone adecuadamente dos juegos de ruedas, que se sitúan simétricamente respecto al eje longitudinal del vehículo y cercanas a la arista trasera inferior del referido segundo bastidor,
    o unos primeros medios de acoplamiento a voluntad dispuestos en la porción 25 delantera de la cara superior del primer bastidor,
    o una fuente de alimentación de corriente continua conectada con los motores de corriente continua,
    o una primera cámara de vídeo dispuesta en la cara frontal del primer bastidor para el guiado del vehículo y su correspondiente fuente de alimentación,
    30 o una unidad de medida inercial, un sistema de geolocalización y un altímetro, con sus correspondientes fuentes de alimentación,
    o una unidad de control de las fuentes de alimentación, de la primera cámara de vídeo, de la unidad de medida inercial, del sistema de geolocalización y del altímetro, y que comprende al menos:
    35 • uno o más dispositivos hardware y su correspondiente software,
    8
    imagen2
    • uno o mas primeros dispositivos de comunicación en tiempo real inalámbricos,  un mando a distancia que comprende un dispositivo hardware y su correspondiente software, un segundo dispositivo de comunicación en tiempo real inalámbrico
    5 compatible con al menos uno de los primeros dispositivos de comunicación, al menos un periférico de entrada de datos y un periférico de presentación y control de información,
  2. 2. Robot de mantenimiento según reivindicación 1, caracterizado porque comprende
    10 un primer soporte que dispone de medios de acoplamiento a voluntad complementarios a los primeros medios de acoplamiento, dicho primer soporte dispone de un cañón de agua a alta presión motorizado y controlado por la unidad de control y que es apto para girar respecto a un primer eje, que es perpendicular a la cara superior del primer bastidor, y con respecto a un segundo eje que es
    15 perpendicular al primer eje; dicho cañón de agua está conectado hidráulicamente a un grupo de alta presión exterior al vehículo.
  3. 3. Robot de mantenimiento según reivindicación 2, caracterizado por que el primer
    soporte dispone de una segunda cámara de video solidaria al cañón de agua y cuyo 20 eje es paralelo al eje longitudinal del dicho cañón de agua.
  4. 4. Robot de mantenimiento según reivindicación 1, caracterizado porque comprende un segundo soporte que dispone de medios de acoplamiento a voluntad complementarios con los primeros medios de acoplamiento, dicho segundo soporte
    25 dispone de una cámara fotográfica de alta resolución motorizada y controlada por la referida unidad de control, que es apta para girar respecto a un primer eje, que es perpendicular a la cara superior del primer bastidor, y con respecto a un segundo eje que es perpendicular al primer eje.
    30 5. Robot de mantenimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un ordenador que dispone de un tercer dispositivo de comunicación inalámbrico compatible con al menos uno de los primeros dispositivos de comunicación, apto para transmitir y recibir datos.
  5. 6.
    Robot de mantenimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las comunicaciones entre al menos uno de los primeros y el segundo dispositivos de comunicación utilizan protocolos de comunicación por radiofrecuencia.
  6. 7.
    Robot de mantenimiento, según reivindicación 5 o 6, caracterizado porque al menos uno de los primeros dispositivos de comunicación y el tercer dispositivo de comunicación utilizan tecnología wifi.
    10 8. Robot de mantenimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los primeros y los segundos imanes son imanes de neodimio.
    9
    imagen3
    5
  7. 9. Robot de mantenimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
    caracterizado porque el segundo bastidor tiene una forma aproximadamente15 paralelepipédica.
    10
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