[发明专利]一种风力发电塔螺旋攀爬机器人

说明书

本发明公开了一种风力发电塔螺旋攀爬机器人，所述机器人中心对称环抱风力发电塔外壁，经电机驱动摩擦轮在塔壁进行螺旋升降，其特征在于，包括环抱在风力发电塔外壁的框架以及对称式分布在框架上的四组角度调节机构、压紧机构和攀爬机构；所述角度调节机构，用于时刻调节螺旋轨迹的导程，在运行到锥度位置时，对称安装的四个压紧机构同步压紧，四个攀爬结构的转动压力杆自动转动适用锥面，保证有效接触力和同轴度。本发明设计新颖、规划合理，具有结构简易，操作方便，制造及实施成本低，且通用性强的优点，适合推广使用。

技术领域

本发明属于机电一体化技术领域，具体涉及一种风力发电塔螺旋攀爬机器人。

背景技术

风能为清洁能源，我国风力发电技术正处于稳步发展阶段。东部沿海和西部地区风力能源充足，风力能源的开发利用以及建设风力发电设备对推进可持续发展尤为重要。风力发电设备由于长期暴露在室外，环境条件复杂，暴露在外部的机构及易损坏，当使用到一定年限后，其外壳油漆脱落生锈。若不及时维修，锈蚀会进一步加深，严重影响风力发电塔后续使用寿命。目前维修手段依然是人工背着设备从高空悬吊在风力发电塔外壁维修和喷涂油漆，其工作效率低，有效喷涂面积极小，需数次多角度喷涂，危险系数高。

现有技术中涉及攀爬柱状结构的机器人所适用的柱状结构直径较小，所攀爬的柱体结构本身具有一定的刚度，所以在设计时不必考虑攀爬机器人对柱体结构的正压力是否会损坏柱体本身。

现有攀爬机器人所采用的攀爬方式多为垂直连续攀爬或垂直间歇攀爬。垂直攀爬的方式虽然可以搭载更多种不同功能的辅助机械臂，但对于风力发电塔攀爬机器人螺旋攀爬式机器人具有更大的有点：螺旋攀爬机器上升轨迹为螺旋线，所需的摩擦力显著小于直线攀爬式机器人，因此结构简单、重量轻，对于高空作业机器人极为有利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种风力发电塔螺旋攀爬机器人，适用于风力发电塔等外壁光滑的大尺寸且具有锥度的柱状结构，可实现对风力发电塔等设备外部结构的维修保养，设计新颖、规划合理，具有结构简易，操作方便，制造及实施成本低，且通用性强的优点，适合推广使用。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种风力发电塔螺旋攀爬机器人，所述机器人中心对称环抱风力发电塔外壁，经电机驱动摩擦轮在塔壁进行螺旋升降，包括环抱在风力发电塔外壁的框架以及对称式分布在框架上的四组角度调节机构、压紧机构和攀爬机构；

所述角度调节机构，用于时刻调节螺旋轨迹的导程，在运行到锥度位置时，对称安装的四个压紧机构同步压紧，四个攀爬结构的转动压力杆自动转动适用锥面，保证有效接触力和同轴度；具体的：

所述角度调节机构通过二号电机驱动角度同步轴转动，调整升降螺距实现螺旋升降，同时通过压力杆自动转动保证螺距变化时攀爬机构的摩擦轮与风力发电塔外壁接触均匀；

所述压紧机构通过三号电机驱动丝杠和推力螺母来推动压紧杆前后移动，压紧杆通过弹簧压紧压力杆和转动压力杆，从而转动压力杆转动压紧风力发电塔外壁，使攀爬到锥度过度面时，平稳适用风力发电塔外壁的锥度；

所述攀爬机构通过一号电机驱动摩擦轮转动，利用传动件的自锁实现在风力发电塔外壁悬停。

进一步优选地，所述框架包括两个半圆弧结构，且半圆弧两端设置子母铰链，两个半圆弧结构首尾相接包住风力发电塔底部一圈。

进一步优选地，所述框架上下两侧均布置预留轨道，实现功能拓展。

进一步优选地，所述角度调节机构包括角度同步轴、压力杆、转动架、二号电机、二号蜗杆、二号蜗轮；

角度同步轴安装在框架上，角度同步轴在框架内侧一端连接压力杆，在框架外侧一端连接转动架，所述转动架的另一端连接在压紧轨道上，将转动架工作中的支反力传递给压紧轨道，改善角度同步轴受力，避免应力集中；