CN117428740A - 一种曲面自适应模块及海上风机塔桩巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种曲面自适应模块及海上风机塔桩巡检机器人，其中，曲面自适应模块包括第一驱动单元和曲面自适应单元，曲面自适应单元包括第一传动机构，第一传动机构的两端分别传动连接第二传动机构，第二传动机构与副箱体固定连接，第一驱动单元设置在主箱体内且可将旋转运动依次传递至第一传动机构和第二传动机构，以驱动副箱体相对主箱体转动。进而改变副箱体与主箱体之间的角度，以适应不同尺寸的塔桩。

Description

一种曲面自适应模块及海上风机塔桩巡检机器人

技术领域

本申请涉及巡检技术领域，尤其涉及一种自适应模块及海上风机塔桩巡检机器人。

背景技术

现有技术中，在对风机塔桩进行巡检时，通常通过人工巡检和机器人巡检两种方式进行巡检。人工巡检存在效率低，危险性大，成本高等问题。

按照移动方式，可将巡检机器人分为足式检测机器人、轮式检测机器人、履带式检测机器人。足式检测机器人的灵活度较高，轮式检测机器人适用范围广、速度快，履带式检测机器人结构简单、驱动力强。

现有的风机塔桩巡检机器人多为非爬壁式机器人，非爬壁式机器人在进行巡检时，其检测过程中受水流冲击影响较大，会影响检测效果。

国内有些高校或科研机构在爬壁机器人领域展开了研究，但现有的少数爬壁机器人中，使用履带作为行走机构，履带行走机构转向不灵活，且无法适应不同尺寸的风机塔桩。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种自适应模块及海上风机塔桩巡检机器人。

本申请的第一方面，提供了一种曲面自适应模块，包括第一驱动单元和曲面自适应单元，所述曲面自适应单元包括第一传动机构，所述第一传动机构的两端分别传动连接第二传动机构，所述第二传动机构与副箱体固定连接，所述第一驱动单元设置在主箱体内且可将旋转运动依次传递至所述第一传动机构和所述第二传动机构，以驱动所述副箱体相对所述主箱体转动。

本申请一些实施例中，所述第一传动机构包括与所述第一驱动单元传动连接的第一传动轴、设置在所述第一传动轴上的第一主动锥齿轮以及与所述第一主动锥齿轮啮合传动的两个第一被动锥齿轮，两个所述第一被动锥齿轮分别设置在第二传动轴上。

本申请一些实施例中，所述第二传动机构包括设置在所述第二传动轴上的蜗杆以及与所述蜗杆啮合传动的蜗轮，所述蜗轮固定设置在第三传动轴上，所述第三传动轴与所述副箱体固定连接。

本申请一些实施例中，包括第一曲面自适应单元、第二曲面自适应单元、第三曲面自适应单元、第四曲面自适应单元，所述第一驱动单元分别与所述第一曲面自适应单元和所述第二曲面自适应单元传动连接，所述第三曲面自适应单元与所述第二曲面自适应单元传动连接，所述第四曲面自适应单元与所述第三曲面自适应单元传动连接。

本申请的第二方面，提供了一种海上风机塔桩巡检机器人，包括上述的曲面自适应模块，以适应不同尺寸的风机塔桩。

本申请一些实施例中，还包括转向驱动集成模块，所述转向驱动集成模块包括：

转向模块，所述转向模块包括转向驱动单元以及与所述转向驱动单元传动连接的转向传动机构；

动力模块，所述动力模块包括动力驱动单元以及与所述动力驱动单元传动连接的动力传动机构；

所述动力传动机构和所述转向传动机构固定连接。

本申请一些实施例中，所述动力传动机构包括与所述动力驱动单元传动连接的第一动力传动组件，所述第一动力传动组件与两个第二动力传动组件传动连接，两个所述第二动力传动组件的输出端上设置有转动轮。

本申请一些实施例中，所述转向传动机构包括紧固组件，所述紧固组件与所述第二动力传动组件固定连接，所述转向驱动单元可驱动所述转向传动机构旋转，以驱动所述第二动力传动组件旋转。

本申请一些实施例中，所述紧固组件包括紧固环和紧固连接件，所述紧固连接件包括空心管状的第一连接部以及设置在所述第一连接部下方的第二连接部，沿所述第一连接部的轴向方向，所述第一连接部的顶部圆周面上设置有槽口。

本申请一些实施例中，包括两个转向驱动集成模块，两个所述转向驱动集成模块分别设置在两个所述副箱体中，以驱动并控制该巡检机器人的运动。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：本申请的曲面自适应模块中设置有第一驱动单元和曲面自适应单元，第一驱动单元可将旋转运动传递至曲面自适应单元，以驱动副箱体相对主箱体转动，进而改变副箱体与主箱体之间的角度，以适应不同尺寸的塔桩。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本文。

附图说明

构成本文的一部分的附图用来提供对本文的进一步理解，本文的示意性实施例及其说明用于解释本文，并不构成对本文的不当限定。在附图中：

图1是本申请一示例性实施例提供的曲面自适应模块的俯视图；

图2是本申请一示例性实施例提供的曲面自适应模块的结构示意图；

图3是本申请一示例性实施例提供的曲面自适应单元的结构示意图；

图4是本申请一示例性实施例提供的曲面自适应单元的布局示意图;

图5是本申请另一示例性实施例提供的曲面自适应单元的结构示意图；

图6是本申请一示例性实施例提供的海上风机塔桩巡检机器人的结构示意图；

图7是本申请一示例性实施例提供的转向驱动集成模块的结构示意图；

图8是本申请一示例性实施例提供的转向驱动集成模块的主视图；

图9是本申请一示例性实施例提供的紧固连接件的结构示意图。

图中：

10A、曲面自适应模块；10B、转向驱动集成模块；

10、主箱体；20、副箱体；30、第一驱动单元；40、曲面自适应单元；

40A、第一曲面自适应单元；40B、第二曲面自适应单元；40C、第三曲面自适应单元；40D、第四曲面自适应单元；

401、第一传动机构；4011、第一传动轴；4012、第一主动锥齿轮；4013、第一被动锥齿轮；4014、第二被动锥齿轮；

402、第二传动机构；4021、第二传动轴；4022、蜗杆；4023、蜗轮；4024、第三传动轴；

60、动力模块；

601、第一动力传动组件；6011、第四传动轴；6012、第二主动锥齿轮；

602、第二动力传动组件；6021、第三被动锥齿轮；6022、第五传动轴；6023、第四被动锥齿轮；6024、第五被动锥齿轮；6025、第六传动轴；6026、第七传动轴；6027、第二支架；603、动力驱动单元；

70、转向模块；701、转向驱动单元；702、转向传动机构；7021、紧固环；7022、紧固连接件；

80、转动轮。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

相关技术中，在对风机塔桩进行巡检时，通常通过人工巡检和机器人巡检两种方式进行巡检。人工巡检存在效率低，危险性大，成本高等问题。

按照移动方式，可将巡检机器人分为足式检测机器人、轮式检测机器人、履带式检测机器人。足式检测机器人的灵活度较高，轮式检测机器人适用范围广、速度快，履带式检测机器人结构简单、驱动力强。

现有的风机塔桩巡检机器人多为非爬壁式机器人，非爬壁式机器人在进行巡检时，其检测过程中受水流冲击影响较大，会影响检测效果。

国内有些高校或科研机构在爬壁机器人领域展开了研究，但现有的少数爬壁机器人中，使用履带作为行走机构，履带行走机构转向不灵活，且无法适应不同尺寸的风机塔桩。

基于此，本申请示例性实施例提供一种曲面自适应模块，该曲面自适应模块中设置有第一驱动单元和曲面自适应单元，第一驱动单元可将旋转运动传递至曲面自适应单元，以驱动副箱体相对主箱体转动，进而改变副箱体与主箱体之间的角度，以适应不同尺寸的塔桩。

本申请一示例性实施例提供一种曲面自适应模块10A，如图1所示，该曲面自适应模块10A，包括第一驱动单元30和曲面自适应单元40。曲面自适应单元40包括第一传动机构401，第一传动机构401的两端分别传动连接第二传动机构402，第二传动机构402与副箱体20固定连接，主箱体10的两侧分别设置有副箱体20。第一驱动单元30设置在主箱体10内且可将旋转运动依次传递至第一传动机构401和第二传动机构402，以驱动副箱体20相对主箱体10转动，进而改变副箱体20与主箱体10之间的角度，以适应不同尺寸的塔桩。

示例性的，第一驱动单元30包括第一驱动电机，第一驱动电机的输出端传动连接有第一带轮，第一带轮的下方设置有第二带轮，第一带轮和第二带轮通过传送带相互连接。第二带轮与第一传动机构401传动连接，进而将第一驱动电机的旋转运动传递至第一传动机构401。

一实施例中，如图2至4所示，第一传动机构401包括与第一驱动单元30传动连接的第一传动轴4011、设置在第一传动轴4011上的第一主动锥齿轮4012以及与第一主动锥齿轮4012啮合传动的两个第一被动锥齿轮4013，两个第一被动锥齿轮4013分别设置在第二传动轴4021上。第二传动轴4021的轴线方向与第一传动轴4011的轴线方向相互垂直，从而使得第一驱动单元30的旋转运动传递第二传动轴4021上。

一实施例中，第二传动机构402包括设置在第二传动轴4021上的蜗杆4022以及与蜗杆4022啮合传动的蜗轮4023，具体的，蜗轮4023设置在蜗杆4022的上方，蜗轮4023固定设置在第三传动轴4024上，第三传动轴4024的两端分别设置有法兰，并通过法兰与副箱体20固定连接。

该曲面自适应模块10A可以包括一个或多个曲面自适应单元40，例如，可以包括两个、三个或者四个曲面自适应单元40。第一传动机构401和第二传动机构402中使用了市面上现存的标准件，例如锥齿轮、蜗轮蜗杆等，大大减少了加工的难度和工作量，降低了制作成本。

一实施例中，如图4所示，为了更好的调整副箱体20与主箱体10之间的角度，该曲面自适应模块10A包括四个曲面自适应单元40，分别为第一曲面自适应单元40A、第二曲面自适应单元40B、第三曲面自适应单元40C、第四曲面自适应单元40D。四个曲面自适应单元40与第一驱动单元30之间的布置形式可以有多种。例如，一实施例中，第一驱动单元30分别与第一曲面自适应单元40A和第二曲面自适应单元40B传动连接，第三曲面自适应单元40C与第二曲面自适应单元40B传动连接，第四曲面自适应单元40D与第三曲面自适应单元40C传动连接。具体的，如图5所示，第二曲面自适应单元40B的第一传动机构401上还设置有第二被动锥齿轮4014，第二被动锥齿轮4014设置在第三曲面自适应单元40C的第一传动轴4011上，以将旋转运动传递至第三曲面自适应单元40C。按照此种设置方式，将旋转运动传递至第四曲面自适应单元40D。

一实施例中，第二曲面自适应单元40B、第三曲面自适应单元40C、第四曲面自适应单元40D共用一根第一传动轴4011，第二曲面自适应单元40B、第三曲面自适应单元40C、第四曲面自适应单元40D的第一主动锥齿轮4012均设置在该第一传动轴4011上，进而使得第一驱动单元30的旋转运动可以同时传递至第二曲面自适应单元40B、第三曲面自适应单元40C、第四曲面自适应单元40D，力矩传递同步性好，使得第二曲面自适应单元40B、第三曲面自适应单元40C、第四曲面自适应单元40D可以同步驱动副箱体20相对主箱体10转动，同步性好。

一实施例中，第二曲面自适应单元40B、第三曲面自适应单元40C共用一跟第三传动轴4024。

为了便于固定第一传动机构401和第二传动机构402，增加曲面自适应单元40的稳固性，第一传动机构401和第二传动机构402外部均设置有第一支架，第一支架安装在主箱体10内。

本申请一示例性实施例提供一种海上风机塔桩巡检机器人，如图6所示，该海上风机塔桩巡检机器人上述的曲面自适应模块10A，在进行风机塔桩的巡检时，可以适应不同尺寸的风机塔桩，进而提高了该巡检机器人的适应性、扩大了使用范围。

一实施例中，该海上风机塔桩巡检机器人还包括转向驱动集成模块10B，以驱动并控制该巡检机器人的运动。转向驱动集成模块10B可以驱动该巡检机器人在风机塔桩表面灵活运动，提高运动精度。

参考图7和8，转向驱动集成模块10B包括转向模块70和动力模块60，转向模块70包括转向驱动单元701以及与转向驱动单元701传动连接的转向传动机构702，转向驱动单元701将旋转运动传递至转向传动机构702，进而驱动该巡检机器人转向。动力模块60包括动力驱动单元603以及与动力驱动单元603传动连接的动力传动机构，动力驱动单元603将旋转运动传递至动力传动机构，进而驱动该巡检机器人运动。动力传动机构和转向传动机构702固定连接，转向模块70和动力模块60集成为一体，设计紧凑，占用空间小，提高了该巡检机器人体积的利用率。

一实施例中，动力驱动单元603包括第二驱动电机，第二驱动电机的输出端传动连接有第三带轮，第三带轮的下方设置有第四带轮，第三带轮和第四带轮通过传送带相互连接。

动力传动机构包括与动力驱动单元603传动连接的第一动力传动组件601，第一动力传动组件601与两个第二动力传动组件602传动连接，两个第二动力传动组件602的输出端上设置有转动轮80。

具体的，继续参考图8，第一动力传动组件601包括与第四带轮传动连接的第四传动轴6011以及设置在第四传动轴6011上的两个第二主动锥齿轮6012。第四带轮套设在第四传动轴6011上，第四传动轴6011的两端分别通过轴承座设置在副箱体20的内壁上。

第二动力传动组件602包括与第二主动锥齿轮6012啮合传动的第三被动锥齿轮6021，第三被动锥齿轮6021设置在第五传动轴6022上，第五传动轴6022上还设置有第四被动锥齿轮6023，第四被动锥齿轮6023与第五被动锥齿轮6024啮合传动，第五被动锥齿轮6024设置在第六传动轴6025上，第六传动轴6025的输出端设置有转动轮80。第四被动锥齿轮6023和第五被动锥齿轮6024的外部设置有第二支架6027，第六传动轴6025和第七传动轴6026分别与第二支架6027转动设置，第七传动轴6026的端部设置有转动轮80。

一实施例中，转向驱动单元701包括第三驱动电机，第三驱动电机的输出端传动连接有第五带轮，第五传动轴6022上通过轴套设置有第六带轮，第五带轮通过两个传动带与两个第六带轮连接。

转向传动机构702包括紧固组件，紧固组件与第二动力传动组件602固定连接，具体的，紧固组件套设在轴套的外部，紧固组件的底部与第二支架6027固定连接，因此，转向驱动单元701可驱动转向传动机构702旋转，以驱动第二动力传动组件602旋转。

紧固组件包括紧固环7021和紧固连接件7022，如图9所示，紧固连接件7022包括空心管状的第一连接部以及设置在第一连接部下方的第二连接部，第一连接部套设在轴套的外部，第二连接部卡接在第二支架6027上。为了方便安装，沿第一连接部的轴向方向，第一连接部的顶部圆周面上设置有若干个长条形槽口。

一实施例中，该海上风机塔桩巡检机器人包括两个转向驱动集成模块10B，两个转向驱动集成模块10B分别设置在两个副箱体20中，以驱动并控制该巡检机器人的运动。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请的意图也包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种曲面自适应模块，其特征在于，包括第一驱动单元和曲面自适应单元，所述曲面自适应单元包括第一传动机构，所述第一传动机构的两端分别传动连接第二传动机构，所述第二传动机构与副箱体固定连接，所述第一驱动单元设置在主箱体内且可将旋转运动依次传递至所述第一传动机构和所述第二传动机构，以驱动所述副箱体相对所述主箱体转动。

2.根据权利要求1所述的曲面自适应模块，其特征在于，所述第一传动机构包括与所述第一驱动单元传动连接的第一传动轴、设置在所述第一传动轴上的第一主动锥齿轮以及与所述第一主动锥齿轮啮合传动的两个第一被动锥齿轮，两个所述第一被动锥齿轮分别设置在第二传动轴上。

3.根据权利要求2所述的曲面自适应模块，其特征在于，所述第二传动机构包括设置在所述第二传动轴上的蜗杆以及与所述蜗杆啮合传动的蜗轮，所述蜗轮固定设置在第三传动轴上，所述第三传动轴与所述副箱体固定连接。

4.根据权利要求1所述的曲面自适应模块，其特征在于，包括第一曲面自适应单元、第二曲面自适应单元、第三曲面自适应单元、第四曲面自适应单元，所述第一驱动单元分别与所述第一曲面自适应单元和所述第二曲面自适应单元传动连接，所述第三曲面自适应单元与所述第二曲面自适应单元传动连接，所述第四曲面自适应单元与所述第三曲面自适应单元传动连接。

5.一种海上风机塔桩巡检机器人，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的曲面自适应模块，以适应不同尺寸的风机塔桩。

6.根据权利要求5所述的海上风机塔桩巡检机器人，其特征在于，还包括转向驱动集成模块，所述转向驱动集成模块包括：

转向模块，所述转向模块包括转向驱动单元以及与所述转向驱动单元传动连接的转向传动机构；

动力模块，所述动力模块包括动力驱动单元以及与所述动力驱动单元传动连接的动力传动机构；

所述动力传动机构和所述转向传动机构固定连接。

7.根据权利要求6所述的海上风机塔桩巡检机器人，其特征在于，所述动力传动机构包括与所述动力驱动单元传动连接的第一动力传动组件，所述第一动力传动组件与两个第二动力传动组件传动连接，两个所述第二动力传动组件的输出端上设置有转动轮。

8.根据权利要求7所述的海上风机塔桩巡检机器人，其特征在于，所述转向传动机构包括紧固组件，所述紧固组件与所述第二动力传动组件固定连接，所述转向驱动单元可驱动所述转向传动机构旋转，以驱动所述第二动力传动组件旋转。

9.根据权利要求8所述的海上风机塔桩巡检机器人，其特征在于，所述紧固组件包括紧固环和紧固连接件，所述紧固连接件包括空心管状的第一连接部以及设置在所述第一连接部下方的第二连接部，沿所述第一连接部的轴向方向，所述第一连接部的顶部圆周面上设置有槽口。

10.根据权利要求5所述的海上风机塔桩巡检机器人，其特征在于，包括两个转向驱动集成模块，两个所述转向驱动集成模块分别设置在两个所述副箱体中，以驱动并控制该巡检机器人的运动。