本发明涉及爬壁和清洁机器人领域,涉及一种用于风力发电机叶片清洁的贴附式机器人。
背景技术:
1、全球经济的高速发展产生了巨大的能源需求,传统能源在消耗的过程中造成的环境污染问题已十分严峻。而风能不仅蕴藏着巨大的能量资源,更是一种绿色再生能源。当前衡量风力发电机装置优劣的主要标准是使用寿命和综合性能。叶片是风力发电装置的核心部件。其在长时间运行的过程中容易沾染灰尘和其他污物,影响气流流动性,形成涡流,从而降低风力发电机的输出功率。因此风机叶片的日常检查、清洁维护成为风力发电建设过程中必须重点考虑的工作任务。传统的清理方式是工人自行攀登,在高空进行清洁作业,其缺点是作业成本高,无法对设备进行全面有效的清洁、作业效率较低、作业周期过长,存在较大的作业危险性。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决现有技术中的不足,提供一种用于风力发电机叶片清洁的贴附式机器人,旨在替代人工高空作业,实现灵活、高效的叶片清洁。
2、本发明采用的技术方案如下:
3、一种用于风力发电机叶片清洁的贴附式机器人,包括飞行机构、贴附机构及清洁装置。
4、一、飞行机构
5、飞行机构包括底板、电子仓、飞行旋翼、飞控及多自由度旋翼结构,其中:底板与贴附机构固定连接;底板呈类宽x型,其长两侧中央对称设有两个凹型槽和两个拦截柱,宽两侧分别固定连接飞控及电子仓;底板长两侧与宽两侧之间固定有沿对角飞行旋翼两条交叉线布置的四个伸出板;底板具有五个圆孔,其中四个圆孔对称布设在四个伸出板上,其中一个圆孔布设在底板正中心,且直径与环形电机架内圈直径相同;
6、电子仓为开放式盒体,其顶面上具有凹型槽,电子仓用于放置传感器;
7、飞行旋翼为四个,四个飞行旋翼对称布设在底板四个伸出板上部,每个飞行旋翼均能主动或从动旋转;
8、自由度旋翼结构包括支撑架、环形电机架、中间电机架、多自由旋翼、主舵机、次舵机;其中:
9、支撑架为两个,固定连接在底板上,并对称布设于底板宽两侧,且位于底板圆孔最大直径方向。
10、环形电机架为一个,其上具有减轻孔,并与支撑架相连接安装于底板中心圆孔的正上方,且能主动旋转。
11、中间电机架为一个,其一端具有凹形槽,并设置在环形电机架中,且能主动旋转;中间电机架安装垂直于两个支撑架所成轴线;
12、多自由旋翼为一个,设置在中间电机架上,且能主动旋转;
13、主舵机为一个,安装在电子仓的凹型槽中与电子仓相连接,主舵机的输出端与环形电机架相连接。
14、次舵机为一个,安装在中间电机架的凹型槽中,其输出端与环形电机架相连;
15、二、贴附机构
16、贴附机构能在平面或曲面表面进行贴附和移动,包括自适应多截面曲面的移动结构,该结构包括四个关节连接弹性特性悬挂及两个传动装置;
17、四个关节连接弹性特性悬挂对称布设在底板底面端部,每个关节连接弹性特性悬挂包括套筒、弹簧杆、万向节、悬挂支撑架、固定架及车轮;其中:
18、套筒为四个,四个套筒对称布设在底板四个伸出板的端部;
19、弹簧杆为四个,四个弹簧杆分别插设在套筒中,且每个弹簧杆能自由伸缩;
20、万向节为四个,每个万向节包括从动轮万向节头及车轮万向节头;从动轮万向节头和车轮万向节头各为四个;底板伸出板上四个圆孔直径与从动轮万向节头直径相同,四个从动轮万向节头分别穿过四个圆孔与底板相连接,且四个从动轮万向节头能主动或从动旋转;四个固定架中央具有圆孔,四个车轮万向节头分别穿过四个圆孔与车轮连接,且四个车轮万向节头能主动或从动旋转;
21、悬挂支撑架为四个,四个悬挂支撑架对称布设在底板伸出板下部;
22、固定架为四个,四个固定架的最外侧端部与弹簧杆相连接,该四个固定架的长一边外侧中央与悬挂支撑架相连接,且能绕悬挂支撑架主动或从动旋转;
23、车轮为四个,四个车轮安装在固定架上,四个车轮的轴线不与底板平行;
24、两个传动装置对称布设在底板顶面长两侧,每个传动装置包括从动轮、传动带、主动轮,其中:
25、从动轮为四个,每个从动轮插设在从动轮万向节头上;
26、主动轮为两个,两个主动轮对称布设在底板凹型槽中,且能主动旋转;
27、传动带为两条,两条传动带对称布设在底板两侧的从动轮和主动轮上,且该两条传动带对称布设在主动轮与拦截柱之间;
28、三、清洁装置
29、清洁装置能擦除污渍,其位于电子仓的底部。
30、本发明具有如下特点:
31、1、基于无法在以增强塑料、聚酯钎维、聚酯树脂材料为主的风机叶片表面以及多截面曲面进行爬壁的问题,设计了一种更容易实现、更好适应性且有利于叶片清洁的机器人爬壁新方案,即以多自由旋翼提供空气流动反推力,迫使机器人与风力发电机叶片表面贴附。
32、2、基于多截面曲面上移动困难的问题,本发明在传动装置与车轮间采取万向节连接,允许车轮在被动适应曲面下保持稳定的动力和扭矩传输。
33、3、基于在移动中无法与多截面曲面紧密贴附的问题,本发明采用关节连接弹性特性悬挂,来吸收在叶片表面移动过程中产生的震动和冲击力,保持贴附机构与叶片的持续接触。
34、4、在小型无人机领域,四旋翼飞行器是最普通最稳定的一种类型,但是由于普通四旋翼仍然是欠驱动耦合系统并且其动力学设计简单且未能被完全开发,以至于无法完成一些复杂动作以及一些高难度任务,需要在飞行时调整位置时必须要调整姿态,例如必须侧倾机身才能实现前进后退或转向动作,因此降低了其可操纵性和灵敏性。基于上述问题,本发明通过主、次舵机实现多自由旋翼俯仰以及滚转方向上的运动,增加自由度,提高敏捷性与机动性,为机器人稳定在风机叶片进行清洁、维护工作任务打下夯实基础。
35、本发明具有如下优点:本发明能够在不同材质的多截面曲面上进行爬壁和紧密贴附。另外,还能飞行靠近清洁表面,如风力发电机叶片、幕墙,贴附在平面或曲面上,然后进行移动清洁。
1.一种用于风力发电机叶片清洁的贴附式机器人,其特征是:包括飞行机构、贴附机构及清洁装置:
2.根据权利要求1所述的一种用于风力发电机叶片清洁的贴附式机器人,其特征是:所述清洁装置为清洁海绵(22)。
