本發(fā)明涉及一種風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人的上下行走機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中主要起支撐作用，同時(shí)吸收機(jī)組震動(dòng)。塔筒的外壁由于各種原因需要不時(shí)地進(jìn)行維護(hù)修復(fù)，如防腐、除銹刷漆等。由于風(fēng)電場(chǎng)多數(shù)都建立于海上、峽谷、山口等自然環(huán)境惡劣的場(chǎng)所，導(dǎo)致上述問題在風(fēng)電的使用中成為極大的安全隱患。傳統(tǒng)的解決方式是動(dòng)用專業(yè)升降設(shè)備人工進(jìn)行作業(yè)，但風(fēng)電的塔筒的高度至少60米至100米甚至120米，動(dòng)用專業(yè)升降設(shè)備不僅費(fèi)用昂貴且工期長(zhǎng)，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，并時(shí)有人身安全事故發(fā)生。如遇小面積缺損需修復(fù)的情況，更顯性價(jià)比缺陷。因此迫切需要極限方式下工作的機(jī)器人來代替人工作業(yè)。但是現(xiàn)有的爬壁機(jī)器人只能在平坦的工作面上工作，不適應(yīng)塔筒的圓柱形外壁。還有一種爬升機(jī)是采用在塔筒外套上上下兩層環(huán)形支架，設(shè)有監(jiān)視器和吊裝作業(yè)部件，然后再裝上沿塔筒軸向和徑向布置的液壓油缸，依靠液壓油缸提供的推拉力和夾緊力來實(shí)現(xiàn)兩層環(huán)支架逐步地在塔筒外面上下升降。這種設(shè)備不僅體積巨大、笨重，而且實(shí)施起來成本高、操作繁瑣。還有一種自動(dòng)爬升機(jī)，通過兩個(gè)電磁鐵抓緊機(jī)構(gòu)依靠磁力與塔筒表面自由切換為吸附與松開的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)爬升。這個(gè)裝置利用了塔筒的鐵質(zhì)面特性進(jìn)行吸附固定與爬升，但是對(duì)于非鐵質(zhì)的塔筒就無法使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人的上下行走機(jī)構(gòu)，它具有輕量化，易于實(shí)現(xiàn)，成本低，對(duì)作業(yè)場(chǎng)地及爬升工作面無特殊要求等特點(diǎn)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人的上下行走機(jī)構(gòu)，包括機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)、作業(yè)平臺(tái)牽引機(jī)構(gòu)和地面作業(yè)平臺(tái)；其中，所述機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)包括一支架、機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)、上下爬行機(jī)構(gòu)和平臺(tái)吸附裝置；所述支架包括側(cè)面開設(shè)一穿孔的基體、兩根固定在基體的上端面的立桿、一固定在所述立桿的上端的橫向移動(dòng)導(dǎo)軌、一穿插在所述基體的穿孔中的彈性連接桿和一連接在基體的背面并安裝一繩索吊環(huán)的吊塊；所述機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在所述橫向移動(dòng)導(dǎo)軌上；所述上下爬行機(jī)構(gòu)為三個(gè)一一對(duì)應(yīng)地且同水平高度地安裝在所述基體上和彈性連接桿的兩端并且無動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的履帶底盤，該履帶的材料為帶有鐵磁性材料或高粘性材料；所述平臺(tái)吸附裝置分別安裝在所述支架的中部和彈性連接桿的兩頭；所述作業(yè)平臺(tái)牽引機(jī)構(gòu)包括固定吊架、伸縮懸臂和伺服起重機(jī)構(gòu)；所述固定吊架的上端安裝在所述風(fēng)電的機(jī)艙吊裝口，該固定吊架的中部安裝一上定滑輪；所述伸縮懸臂橫向連接在所述固定吊架的下端，該伸縮懸臂的前部安裝一下定滑輪，并且該伸縮懸臂的前端還安裝一定位吸附裝置和傳感器；所述伺服起重機(jī)構(gòu)包括安裝在所述風(fēng)電的機(jī)艙內(nèi)的卷軸電機(jī)、連接在卷軸電機(jī)的輸出軸上的牽引繩索卷軸及一根一頭固定在所述機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)上的繩索吊環(huán)上、另一頭依次繞過下定滑輪、上定滑輪后固定在牽引繩索卷軸上的柔性牽引繩索；所述地面作業(yè)平臺(tái)置于風(fēng)電的承臺(tái)上或者塔筒的近處地面，該地面作業(yè)平臺(tái)包括機(jī)器人控制裝置和工作材料輸送系統(tǒng)，所述機(jī)器人控制裝置分別通過電纜與所述機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)、卷軸電機(jī)、傳感器、平臺(tái)吸附裝置和定位吸附裝置信號(hào)連接；所述工作材料輸送系統(tǒng)通過柔性輸送管道與所述機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接，該工作材料輸送系統(tǒng)包括安裝在柔性輸送管道上并與所述機(jī)器人控制裝置信號(hào)連接的材料輸送泵和電磁閥。上述的風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人的上下行走機(jī)構(gòu)，其中，所述伸縮懸臂通過一驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)伸縮，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述機(jī)器人控制裝置信號(hào)連接。上述的風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人的上下行走機(jī)構(gòu)，其中，所述卷軸電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)。上述的風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人的上下行走機(jī)構(gòu)，其中，所述平臺(tái)吸附裝置和定位吸附裝置均為高強(qiáng)度電磁鐵或柔性真空吸盤。上述的風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人的上下行走機(jī)構(gòu)，其中，所述橫向移動(dòng)導(dǎo)軌為具有彈性的抱箍并且可折疊。上述的風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人的上下行走機(jī)構(gòu)，其中，所述彈性連接桿可折疊。上述的風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人的上下行走機(jī)構(gòu)，其中，所述機(jī)器人控制裝置包括實(shí)時(shí)可視成像系統(tǒng)。本發(fā)明的風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人的上下行走機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用的每一種機(jī)構(gòu)和裝置均是成熟技術(shù)，所以容易實(shí)現(xiàn)，沒有理論上的風(fēng)險(xiǎn)；2)成本極低，不需要使用特種材料或復(fù)雜機(jī)構(gòu)，并且便于拆裝、工作效率高，有利于大面積推廣使用；3)對(duì)作業(yè)場(chǎng)地及爬升工作面無特殊要求，還適合用于風(fēng)電塔筒維護(hù)作業(yè)時(shí)輸送儀器、物料的載體；4)定位精度高，可精確定位小面積缺損進(jìn)行修復(fù)作業(yè)；可大幅降低勞動(dòng)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，避免人身安全事故。附圖說明圖1是本發(fā)明的風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人的上下行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a是本發(fā)明的風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人的上下行走機(jī)構(gòu)中的機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)的正視圖；圖2b是圖2a的A-A向視圖；圖2c是圖2a的B-B向視圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。請(qǐng)參閱圖1和圖2，風(fēng)電包括承臺(tái)11、塔筒12和機(jī)艙13，機(jī)艙13的底壁上設(shè)有吊裝口14。本發(fā)明的風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人的上下行走機(jī)構(gòu)，包括機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)2、作業(yè)平臺(tái)牽引機(jī)構(gòu)3和地面作業(yè)平臺(tái)4。機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)2包括支架、機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)26、上下爬行機(jī)構(gòu)27和平臺(tái)吸附裝置28；其中：支架包括側(cè)面開設(shè)一穿孔的基體20、兩根固定在基體20的上端面的立桿21、一根固定在立桿21的上端的橫向移動(dòng)導(dǎo)軌22、一根穿插在基體20的穿孔中的彈性連接桿23和一個(gè)連接在基體20的背面的吊塊25，該吊塊25的上端面安裝一繩索吊環(huán)24；橫向移動(dòng)導(dǎo)軌22為彈性抱箍并且可折疊；彈性連接桿23也可折疊；機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)26安裝在橫向移動(dòng)導(dǎo)軌22上；上下爬行機(jī)構(gòu)27為三個(gè)無動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的履帶底盤，該三個(gè)履帶底盤的履帶由多塊帶有鐵磁性的材料或高粘性的材料制成,該三個(gè)履帶底盤一一對(duì)應(yīng)地且同水平高度地安裝在基體20上和彈性連接桿23的兩端；平臺(tái)吸附裝置28也有三個(gè)并均為高強(qiáng)度電磁鐵或柔性真空吸盤，該三個(gè)平臺(tái)吸附裝置28一一對(duì)應(yīng)地安裝在彈性連接桿23的兩頭和兩根立桿21的中部之間。作業(yè)平臺(tái)牽引機(jī)構(gòu)3包括固定吊架30、伸縮懸臂31和伺服起重機(jī)構(gòu)；其中：固定吊架30的上端安裝在風(fēng)電的機(jī)艙吊裝口14，該固定吊架30的中部安裝一上定滑輪35；伸縮懸臂31橫向連接在固定吊架30的下端，該伸縮懸臂31安裝在一驅(qū)動(dòng)電機(jī)32的輸出軸上，通過該驅(qū)動(dòng)電機(jī)32的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)伸縮；該伸縮懸臂31的前部安裝一下定滑輪33，并且該伸縮懸臂31的前端還安裝一定位吸附裝置34和傳感器；伺服起重機(jī)構(gòu)包括安裝在風(fēng)電的機(jī)艙13內(nèi)的卷軸電機(jī)36、連接在卷軸電機(jī)36的輸出軸上的牽引繩索卷軸37及一根卷繞在牽引繩索卷軸37上的柔性牽引繩索38，該柔性牽引繩索38的一頭固定在機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)2上的繩索吊環(huán)24上、另一頭依次繞過下定滑輪33、上定滑輪35后固定在牽引繩索卷軸37上；卷軸電機(jī)36為步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)。地面作業(yè)平臺(tái)4置于風(fēng)電的承臺(tái)11上或者塔筒的近處地面，該地面作業(yè)平臺(tái)4包括機(jī)器人控制裝置40和工作材料輸送系統(tǒng)，其中：機(jī)器人控制裝置40通過供電和控制總信號(hào)電纜41分別與機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)26、卷軸電機(jī)36、觸覺傳感器、平臺(tái)吸附裝置28和定位吸附裝置34信號(hào)連接，該機(jī)器人控制裝置40還包括實(shí)時(shí)可視成像系統(tǒng)；工作材料輸送系統(tǒng)通過柔性輸送管道42與機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)26連接，該工作材料輸送系統(tǒng)包括安裝在柔性輸送管道42上并與機(jī)器人控制裝置40信號(hào)連接的材料輸送泵和電磁閥。本發(fā)明的風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人的上下行走機(jī)構(gòu)的工作原理及流程：1)通過風(fēng)電的偏航系統(tǒng)使機(jī)艙13的吊裝口14定位在塔筒12需要維護(hù)修復(fù)的位置上方；2)將作業(yè)平臺(tái)牽引機(jī)構(gòu)3安裝在吊裝口14，將伸縮懸臂31伸出吊裝口14并使伸縮懸臂31的前端朝著塔筒12的方向；3)通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)32使伸縮懸臂31伸出，直至位于伸縮懸臂31前端的傳感器察覺到此懸臂接觸到了塔筒12，然后啟動(dòng)定位吸附裝置34，將伸縮懸臂31的前端固定在塔筒12的表面，藉此固定了機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)2的工作位置；4)將柔性牽引繩索38放下，并分別繞過上定滑輪35和下定滑輪33后固定在機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)2上的繩索吊環(huán)24上；5)先通過卷軸電機(jī)36及柔性牽引繩索38調(diào)整機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)2的高度至需要維護(hù)修復(fù)處，再啟動(dòng)平臺(tái)吸附裝置28使機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)2貼緊固定在塔筒12的表面上；6)通過地面作業(yè)平臺(tái)1的機(jī)器人控制裝置40控制機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)26進(jìn)行塔筒12的修復(fù)工作；同時(shí)在修復(fù)過程中，控制工作材料輸送系統(tǒng)給機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)26提供工作材料；7)修復(fù)完成后，關(guān)閉平臺(tái)吸附裝置28，將機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)2放下至塔筒12的底部，取下柔性牽引繩索38，通過卷軸電機(jī)36將柔性牽引繩索38收回；8)關(guān)閉定位吸附裝置34，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)32將伸縮懸臂31收回，將整個(gè)裝置拆除，完成作業(yè)。以上實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。