一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电机气象观测技术领域，具体涉及一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人。

背景技术：

2.海上风力发电厂中，气象观测数据是海上风力发电机控制系统中重要的参考指标，例如风速变化是决定风机满发、半发、停发的决定因素，又如重大天气过程(台风、雷电、冷空气大风等灾害性天气)对海上风电场设备具有极大的威胁性和破坏性，影响或危及海上风电风机设施和维护运行。因此，稳定、准确地观测海上风力发电机所处位置(塔筒)的气象数据，是海上风力发电机高效、安全运行的重要保障。
3.然而，目前海上风力发电机塔筒的气象观测设备较为单一，仅有部分风机机头轮毂处安装风速仪、风向标，从而获取到机头高度处(约70-100m)的风速、风向信息，这种观测方式会导致观测高度单一，其只能获取到机头高度处的风速、风向信息，而无法观测到其他高度，如10m(国家气象站观测高度)、20m、 30m、40m等处的气象要素信息，同时观测装置检修不便，机头轮毂处风速仪、风向标有检修作业时，需要专业人员进入检修仓并攀爬至机头处，拆卸后交由气象仪器检定部门，维护检修成本高昂。
4.因此，发明一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人很有必要。

技术实现要素：

5.为此，本实用新型提供一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人，以解决目前海上风力发电机塔筒的气象观测方法较为单一且观测装置检修不便，维护检修成本高昂的问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人，包括框架，所述框架由底盘、侧板和顶部盖板三部分组成，所述框架上设置有气象观测组件；
7.所述气象观测组件包括观测部件、攀爬部件和动力部件，所述观测部件的底端与框架的外壁顶端固定连接，所述攀爬部件与框架的外壁前后侧连接，所述动力部件与框架的内壁底端右侧连接。
8.优选的，所述观测部件包括安装座和安装架，所述安装座的底端与框架的外壁顶端中心处固定连接，所述安装架的底端与框架的外壁顶端右侧固定连接。
9.优选的，所述安装座的外壁顶端通过支杆固定有摄像机，所述摄像机的外壁底端左侧通过曲型连接杆固定有补光灯，所述补光灯的照射方向与摄像机的拍摄方向相同。
10.优选的，所述安装架的外壁顶端通过连杆连接有气象传感器，所述气象传感器包括但不限于风速、风向、温度、湿度、雨量和气压传感器。
11.优选的，所述攀爬部件包括两组主动履带轮和从动履带轮，两组所述主动履带轮均通过转轴与框架的前后端外壁右侧连接，两组所述从动履带轮均通过转轴与框架的前后
端外壁左侧连接，所述主动履带轮与从动履带轮之间通过传动履带传动连接。
12.优选的，所述传动履带的外壁开设有安装槽，所述安装槽的内壁固定有永磁磁铁。
13.优选的，所述动力部件包括两组动力电机，所述动力电机的底端均与框架的底端内壁右侧且与主动履带轮对应位置处固定连接，两组所述动力电机相反一侧均通过输出轴连接有减速器，所述减速器远离动力电机的一端均与框架的内壁前后端右侧固定连接，所述减速器的输出轴与连接主动履带轮的转轴固定连接。
14.优选的，所述框架的底端内壁固定有两组隔板，两组所述隔板之间设置有锂电池组，所述锂电池组的底端与框架的内壁底端中心处连接，所述锂电池组通过输电线与动力电机电连接，所述框架的外壁顶端左侧固定有连接杆，所述连接杆远离框架的一端固定有触碰感应装置，所述触碰感应装置设置在框架的左侧，所述框架的外壁顶端左侧且位于连接杆的右侧固定有三灯。
15.本实用新型的有益效果是：
16.本实用新型中，通过设置的动力电机、主动履带轮、从动履带轮、传动履带和永磁磁铁之间的配合作用可使得本装置能在海上风力发电机塔筒上进行上下移动，进而使得摄像机与气象传感器能对海上风力发电机塔筒不同高度处的风速、风向、温度、湿度、雨强、气压等气象和天气现象进行检测，从而能使得专业技术人员能获取海上风力发电机塔筒任意高度处的气象监测数据；
17.本实用新型中，当气象观测组件出现损坏时，只需要控制爬壁机器人行驶到塔筒底部，由检修人员拆卸后交由气象仪器检定部门，从而使得气象观测组件维护检修成本降低。
附图说明
18.图1为本实用新型正视方向的外部结构示意图；
19.图2为本实用新型框架俯视方向的部分剖视结构示意图；
20.图3为本实用新型图2中a处放大的结构示意图；
21.图4为本实用新型中主动履带轮侧视方向的立体结构示意图。
22.图中：100、框架；110、连接杆；120、触碰感应装置；130、三灯；140、隔板；200、安装座；210、摄像机；220、补光灯；300、安装架；310、气象传感器；400、动力电机；410、减速器；420、主动履带轮；421、从动履带轮； 430、传动履带；431、安装槽；432、永磁磁铁；500、锂电池组。
具体实施方式
23.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
24.参照附图1-4，本实用新型提供的一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人，包括框架100，框架100由底盘、侧板和顶部盖板三部分组成，设置的侧板与底盘的顶端外壁边缘处固定连接，而设置的顶部盖板的外壁底端边缘处与侧板的顶端固定连接，设置的底盘、侧板和顶部盖板均为钢板，其之间通过焊接的方式固定连接，框架100上设置有气象观测组件，气象观测组件包括观测部件、攀爬部件和动力部件，观测部件的底端与
框架100的外壁顶端固定连接，设置的观测部件是为了对海上风力发电机不同高度处的气象进行观测，观测部件包括安装座200和安装架300，安装座200的底端与框架100的外壁顶端中心处固定连接，设置的安装座200是为了配合支杆对摄像机210的底端进行支撑，而设置的支杆的顶端与摄像机210的底端通过螺栓连接的方式固定连接，安装座200的外壁顶端通过支杆固定有摄像机210，设置的摄像机210 是为了用于采集天气现象，且摄像机210的日夜转换模式为icr滤片式，摄像机210的外壁底端左侧通过曲型连接杆固定有补光灯220，补光灯220的照射方向与摄像机210的拍摄方向相同，设置的补光灯220是为了在光线较暗情景下对摄像机210进行补光，使得摄像机210在夜间或者光线较暗的情况下拍摄的画面也能清晰，安装架300的底端与框架100的外壁顶端右侧固定连接，设置的安装架300是为了使得气象传感器310能与顶部盖板的外壁顶端右侧进行固定连接，而设置的气象传感器310是为了采集机器人行驶高度处的风速、风向、温度、湿度、雨量、气压等信息，安装架300的外壁顶端通过连杆连接有气象传感器310，气象传感器310包括但不限于风速、风向、温度、湿度、雨量和气压传感器，设置的气象传感器310的采样间隔预定为间隔30秒，设置的风速传感器是用来测量风速的设备，其原理为空气流动产生的风力推动传感器旋转，中轴带动内部感应元件产生脉冲信号，在风速测量范围内，风速与脉冲频率成一定的线性关系，可据此推算风速，设置的风向传感器是一种以风向箭头的转动探测、感受外界的风向信息，并将其传递给同轴码盘，同时输出对应风向相关数值的物理装置，其主要由风杯、传感器主体、电路模块、传输电缆等装置构成，设置的温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，设置的湿度传感器是为了对空气中含有的水汽含量进行检测的传感器，而设置的湿度传感器选用的类型为湿敏电容式湿度传感器，设置的雨量传感器适用于有关部门用来遥测液体降水量、降水强度和降水起止时间，设置的气压传感器主要用来测量气体的压强大小，其中一个大气压量程的气压传感器通常用来测量天气的变化和利用气压和海拔高度的对应关系用于海拔高度的测量，一般选用数字气压传感器，其是利用mems技术在单晶硅片上加工出真空腔体和惠斯登电桥，惠斯登电桥桥臂两端的输出电压与施加的压力成正比，经过温度补偿和校准后具有体积小，精度高，响应速度快；
25.攀爬部件与框架100的外壁前后侧连接，设置的攀爬部件是为了使得机器人能在海上风力发电机塔筒上进行上下移动，进而能对塔筒不同高度处的气象进行检测，攀爬部件包括两组主动履带轮420和从动履带轮421，两组主动履带轮420均通过转轴与框架100的前后端外壁右侧连接，设置的两组主动履带轮 420和从动履带轮421分别与其相连接的转轴之间固定连接，两组从动履带轮421均通过转轴与框架100的前后端外壁左侧连接，主动履带轮420与从动履带轮421之间通过传动履带430传动连接，设置的主动履带轮420与从动履带轮 421的外壁均固定有传动齿牙，而设置的传动履带430的内壁在与传动齿牙相对应位置处开设有传动齿槽，而传动齿牙与传动齿槽之间可进行啮合连接，这样当主动履带轮420在旋转时，即可通过与传动履带430之间的啮合作用来带动从动履带轮421一起进行转动，传动履带430的外壁开设有安装槽431，安装槽 431的内壁固定有永磁磁铁432，设置的传动履带430的外壁顶端开设的安装槽 431是为了对永磁磁铁432进行固定，设置的永磁磁铁432可通过固定插钉与安装槽431的内壁底端进行固定连接，而设置的永磁磁铁432是为了使得能与塔筒进行吸附连接，进而使得技术人员将装置放置到塔筒上时，设置的永磁磁铁 432能通过与塔筒的吸附作用来使得装置与塔筒保持相对固定，且设置的永磁磁铁432
通过阵列的方式布置在传动履带430的外壁，且设置的永磁磁铁432之间会形成间隙吸附，可适应海上风力发电机塔筒的曲面，也可提供较高的负载能力；
26.动力部件与框架100的内壁底端右侧连接，设置的动力部件是为了带动主动履带轮420进行旋转，进而使得装置能在塔筒上进行上下移动，动力部件包括两组动力电机400，动力电机400的底端均与框架100的底端内壁右侧且与主动履带轮420对应位置处固定连接，两组动力电机400相反一侧均通过输出轴连接有减速器410，减速器410远离动力电机400的一端均与框架100的内壁前后端右侧固定连接，减速器410的输出轴与连接主动履带轮420的转轴固定连接，设置的减速器410的输入轴与动力电机400的输出轴进行固定，当动力电机400启动后，其上的输出轴会带动减速器410上的输入轴进行转动，而减速器410的输入轴在转动后其会通过输出轴带动主动履带轮420进行正反向旋转，进而使得装置在塔筒上进行上下移动，而设置的动力电机400为直流伺服电机，设置的减速器410用于控制装置进行驻停，而通过设置的动力电机400和减速器410来精准控制主动履带轮420的步进速率与驻停速率来实现机器人前进、后退等运动功能；
27.框架100的底端内壁固定有两组隔板140，两组隔板140之间设置有锂电池组500，设置的锂电池组500是为了对整个机器人装置上的所有电气设备进行供电，同时设置的锂电池组500还带有bms系统，其能实时监控电量、电流和温度，并带有充电检测功能，当爬壁机器人电池低于设定的阈值，可自动报警，锂电池组500的底端与框架100的内壁底端中心处连接，锂电池组500通过输电线与动力电机400电连接，框架100的外壁顶端左侧固定有连接杆110，连接杆110远离框架100的一端固定有触碰感应装置120，触碰感应装置120设置在框架100的左侧，设置的触碰感应装置120是为了对机器人移动方向是否存在障碍物进行检测，设置的触碰感应装置120的左侧外壁可连接压力传感器，当触碰感应装置120与障碍物接触时，压力传感器会产生数值，进而会使得装置立即停止，框架100的外壁顶端左侧且位于连接杆110的右侧固定有三灯130，设置的三灯130是为了对机器人的工作状态进行显示，当爬壁机器人行驶时，三灯130慢速闪烁，而当触碰感应装置120接触到障碍物使得装置停止时，三灯130急速闪烁。
28.本实用新型的使用过程如下：本领域技术人员将装置组装完成后并对锂电池组500充电完成后，可将爬壁机器人放置到塔筒上，通过设置的永磁磁铁432 可使得爬壁机器人与塔筒进行吸附固定，接着启动动力电机400，设置的动力电机400可通过输出轴和减速器410带动主动履带轮420进行旋转，而主动履带轮420在旋转时会带动从动履带轮421和传动履带430一起进行转动，进而使得装置能沿着塔筒向上进行移动，当移动至塔筒合适高度处后，设置的摄像机 210可采集天气现象，设置的气象传感器310可采集机器人行驶高度处的风速、风向、温度、湿度、雨强、气压等信息，而同时框架100的内壁还设置有通讯模块，设置的通讯模块可将爬壁机器人行进路线、实时位置、实时状态等信息回传给后台，同时也能将锂电池组500的电量、电流、温度等信息以及中摄像机210和气象传感器310采集的数据回传给后台，(设置的通讯模块具体为无线通讯传输装置，其为现有已公开的装置，为此本实用新型未进行详细描述) 当该高度处的气象情况采集完成后，设置的爬壁机器人会继续向上移动，从而使得摄像机210和气象传感器310对另一高度位置处的气象情况进行检测，而当摄像机210和气象传感器310出现损坏时，工人可控制爬壁机器人向下移动，从而方便技术人员将爬壁机器人从塔筒上取下，进而可对摄像机210和气象传感器310进行检修。
29.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本实用新型加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本实用新型的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本实用新型要求保护的范围。

技术特征：

1.一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人，包括框架(100)，所述框架(100)由底盘、侧板和顶部盖板三部分组成，其特征在于：所述框架(100)上设置有气象观测组件；所述气象观测组件包括观测部件、攀爬部件和动力部件，所述观测部件的底端与框架(100)的外壁顶端固定连接，所述攀爬部件与框架(100)的外壁前后侧连接，所述动力部件与框架(100)的内壁底端右侧连接。2.根据权利要求1所述的一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人，其特征在于：所述观测部件包括安装座(200)和安装架(300)，所述安装座(200)的底端与框架(100)的外壁顶端中心处固定连接，所述安装架(300)的底端与框架(100)的外壁顶端右侧固定连接。3.根据权利要求2所述的一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人，其特征在于：所述安装座(200)的外壁顶端通过支杆固定有摄像机(210)，所述摄像机(210)的外壁底端左侧通过曲型连接杆固定有补光灯(220)，所述补光灯(220)的照射方向与摄像机(210)的拍摄方向相同。4.根据权利要求2所述的一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人，其特征在于：所述安装架(300)的外壁顶端通过连杆连接有气象传感器(310)，所述气象传感器(310)包括但不限于风速、风向、温度、湿度、雨量和气压传感器。5.根据权利要求1所述的一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人，其特征在于：所述攀爬部件包括两组主动履带轮(420)和从动履带轮(421)，两组所述主动履带轮(420)均通过转轴与框架(100)的前后端外壁右侧连接，两组所述从动履带轮(421)均通过转轴与框架(100)的前后端外壁左侧连接，所述主动履带轮(420)与从动履带轮(421)之间通过传动履带(430)传动连接。6.根据权利要求5所述的一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人，其特征在于：所述传动履带(430)的外壁开设有安装槽(431)，所述安装槽(431)的内壁固定有永磁磁铁(432)。7.根据权利要求5所述的一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人，其特征在于：所述动力部件包括两组动力电机(400)，所述动力电机(400)的底端均与框架(100)的底端内壁右侧且与主动履带轮(420)对应位置处固定连接，两组所述动力电机(400)相反一侧均通过输出轴连接有减速器(410)，所述减速器(410)远离动力电机(400)的一端均与框架(100)的内壁前后端右侧固定连接，所述减速器(410)的输出轴与连接主动履带轮(420)的转轴固定连接。8.根据权利要求5所述的一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人，其特征在于：所述框架(100)的底端内壁固定有两组隔板(140)，两组所述隔板(140)之间设置有锂电池组(500)，所述锂电池组(500)的底端与框架(100)的内壁底端中心处连接，所述锂电池组(500)通过输电线与动力电机(400)电连接，所述框架(100)的外壁顶端左侧固定有连接杆(110)，所述连接杆(110)远离框架(100)的一端固定有触碰感应装置(120)，所述触碰感应装置(120)设置在框架(100)的左侧，所述框架(100)的外壁顶端左侧且位于连接杆(110)的右侧固定有三灯(130)。

技术总结

本实用新型涉及风力发电机气象观测技术领域，具体涉及一种用于海上风力发电机组塔筒气象观测的爬壁机器人，包括框架，所述框架上设置有气象观测组件，所述气象观测组件包括观测部件、攀爬部件和动力部件，本实用新型中，通过设置的动力电机、主动履带轮、从动履带轮、传动履带和永磁磁铁之间的配合作用可使得本装置能在海上风力发电机塔筒上进行上下移动，进而使得摄像机与气象传感器能对海上风力发电机塔筒不同高度处的风速、风向、温度、湿度、雨强、气压等气象和天气现象进行检测，从而能使得专业技术人员能获取海上风力发电机塔筒任意高度处的气象监测数据。意高度处的气象监测数据。意高度处的气象监测数据。