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专利号: 2023108188499
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种风电叶片喷涂机器人,其特征在于:其包括移动装置、喷涂执行机构和机械臂;

所述喷涂执行机构和机械臂均设置在所述移动装置上;

所述喷涂执行机构包括驱动端和执行端;所述驱动端与所述执行端连接;

所述执行端包括喷涂机构衔接板、侧斜转动底板、双喷腔、转动支架和多孔气排;所述喷涂机构衔接板的第一端与所述侧斜转动底板的顶面的第一端铰接,所述喷涂机构衔接板的第二端通过驱动器与所述侧斜转动底板的顶面的第二端连接;所述侧斜转动底板为倒U形结构,所述侧斜转动底板的下方设置有所述转动支架,所述侧斜转动底板与所述转动支架的内部形成中心空间,所述双喷腔设置在所述中心空间内,且所述双喷腔的喷嘴位于所述侧斜转动底板对立设置;所述多孔气排设置在所述双喷腔的四周,且所述多孔气排的排气孔与所述喷嘴的方向一致;

所述转动支架的两侧与所述侧斜转动底板的两端突出板转动连接;

所述驱动端包括驱动电机和驱动器;所述驱动电机与所述侧斜转动底板的一侧连接,且所述驱动电机远离所述驱动器;所述驱动器分别设置在所述喷涂机构衔接板上;

所述驱动器能通过控制伺服电动缸从而调整所述喷涂机构衔接板与所述侧斜转动底板之间的侧倾角度;

所述驱动器能通过控制驱动电机从而调节转动支架在侧斜转动底板上的转动角度,从而调整喷嘴和多孔气排的俯仰角度;

所述机械臂包括回转支撑板、液压泵站、多级升降装置、开合装置、伸缩装置和机械臂输出衔接板;所述液压泵站和多级升降装置设置在所述回转支撑板上,所述多级升降装置的第一端与所述回转支撑板连接,所述多级升降装置的第二端与所述伸缩机结构的第一端连接,所述伸缩结构的第二端上设置有所述机械臂输出衔接板;所述开合装置的第一端与所述多级升降装置的侧壁连接,所述开合装置的第二端与所述伸缩结构的侧壁连接。

2.根据权利要求1所述的风电叶片喷涂机器人,其特征在于:所述移动装置包括承载板、底盘外壳、车架、抽屉、舵轮驱动单元和回转承载装置;所述承载板的上方设置有所述底盘外壳,所述承载板的下方设置有所述车架;所述车架上开设有叉车槽和抽屉,所述车架的两侧分别设置有多个所述舵轮驱动单元,所述回转承载装置设置在所述底盘外壳的中部。

3.根据权利要求1所述的风电叶片喷涂机器人,其特征在于:所述喷涂机构衔接板的第一端与所述侧斜转动底板的顶面的第一端铰接处设置有角度编码器,能检测并控制驱动器,从而控制喷涂机构衔接板与侧斜转动底板的顶面之间的角度。

4.根据权利要求1所述的风电叶片喷涂机器人,其特征在于:所述喷涂执行机构上还设置有液压电磁开关阀、气源电磁开关阀、气压表和激光测距传感器;所述液压电磁开关阀、气源电磁开关阀和激光测距传感器均分别与电控装置连接。

5.根据权利要求1所述的风电叶片喷涂机器人,其特征在于:其还包括配电模块、涂料泵送装置和空气压缩装置;所述配电模块分别与移动装置、喷涂执行机构、机械臂、涂料泵送装置和空气压缩装置电连接,并为其提供电力支撑,并进行电控制;所述涂料泵送装置的泵送端与所述双喷腔的内部喷嘴连通;所述空气压缩装置的输出端与所述多孔气排连通。

6.根据权利要求5所述的风电叶片喷涂机器人,其特征在于:所述配电模块还包括总控制单元,所述总控制单元分别与移动装置、喷涂执行机构、机械臂、配电模块、涂料泵送装置和空气压缩装置无线连接,能接收各元器件传递的信号,并对传递的信号进行数据处理和分析后下发操作指令。

7.用于权利要求1‑6任一所述的风电叶片喷涂机器人的角度控制方法,其特征在于:侧倾角度控制过程如下:S1、计算喷涂装置姿态与叶片偏差的偏距角度,计算公式如下:

式中,参数L1和L2表示喷涂装置所对应的俯仰激光传感器分别测量的喷涂装置至风电叶片表面的距离,D表示俯仰激光传感器之间的安装距离,θ表示喷涂装置姿态与叶片偏差的偏距角度;

S2、基于喷涂装置姿态与叶片偏差的偏距角度,通过模糊PID控制调整前端喷涂装置的侧倾角度和俯仰角度,直至调整θ至零度,使参数L1和L2相等,保证喷涂装置与叶片表面在喷涂点处的水平切线平行,并且在喷涂过程中进行实时调控,实现对风电叶片表面纵向的实时位置追踪。

8.用于权利要求1‑6任一所述的风电叶片喷涂机器人的开合装置的控制方法,其特征在于:所述多级升降装置与伸缩结构之间借助开合装置进行角度调节,调节角度为:

其中, 表示机械臂开合角速度,γ表示伸缩机械臂与调角液压缸的夹角;

所述开合装置的速度通过以下公式计算:

其中,vα为角度调节液压缸的运行速度, 为机械臂开合角速度,L3表示开合装置在多级升降装置上的安装位置距离机械臂调角回转中心的距离,L4表示开合装置在伸缩装置上的安装位置距离机械臂调角回转中心的距离,α为升降与伸缩机械臂之间的夹角。

9.根据权利要求8所述的风电叶片喷涂机器人的开合装置的控制方法,其特征在于:γ通过以下公式计算,其中,L3表示开合装置在多级升降装置上的安装位置距离机械臂调角回转中心的距离;

L4表示开合装置在伸缩装置上的安装位置距离机械臂调角回转中心的距离,α为升降与伸缩机械臂之间的夹角。