风电叶片喷涂机器人

1.本发明属于喷涂机器技术领域，特别涉及一种风电叶片喷涂机器人。


背景技术：

2.风电叶片的大型化将有利于进一步增强风电机组的捕风能力，扫风面积同发电功率呈正比，增加叶片长度可直接的提升单机组发电量。全球最长的123米风电叶片，将适配16mw的海上风电机组。其叶片直径达5000mm以上，成品总重达到62吨，与之伴随的还有超过1000m2以上的表面积。由2007年的40.5m、1.5mw，至今的123m、16mw，叶片的大型化是不可逆转的趋势。风电叶片的涂装作业是基于叶片外表面打磨作业之后的一项工序，当前叶片生产涂装过程中所包含漆料主要有底漆、面漆与警示漆等，各漆料成分主要由主剂、固化剂与稀释剂组成。当前风电叶片的涂装作业仍然以人工作业为主，开发高效低污染的全自动涂装设备成为迫切需求。当前人工进行叶片涂装作业具有以下难点：
3.1.风电叶片的大型化，尤其是海上超百米风电叶片通常具有1000m2以上的表面积，而人工手持工具宽度不超过0.5m，以至于风电叶片涂装作业存在大量重复性劳动，成为除叶片铺层工艺外，最耗工时的工序。
4.2.由于玻璃纤维作为风电叶片当前不可替代的主材，涂装前需要将叶片外表面整体进行打磨作业，更甚者涂装与打磨作业处于同一厂房，被磨削的玻璃粉尘肆意在空气中、或沉积与地面，导致极差的工作环境，工人至少需要佩戴n95级口罩进行作业，直接导致工人及其容易患上相应的职业病。
5.3.人工作业附属装备杂，例如为应对叶片不同高度的作业区域，需要大量的不同高度登梯架，且出于安全操作规范，严禁边进行作业，边移动登梯架。此外还有混料桶、过滤纱布等，均提升了作业的复杂程度，降低生产效率。
6.4.工人流动性大，生产难以保证工人数量稳定，生产旺季容易出现待滚涂叶片囤积，交货周期延长等。此外工人的作业熟练度，疲劳程度等，均会影响作业品质。
7.由以上分析人工涂装作业带来的缺点，研发出一种风电叶片自动喷涂机器人，进一步促进风电叶片智能化生产，具有非常重要的现实意义。


技术实现要素：

8.针对现有技术的不足，本发明提供了一种风电叶片喷涂机器人，通过喷涂执行机构中喷涂机构衔接板与侧斜转动底板之间连接关系的设置以及转动支架和侧斜转动底板之间连接关系的设置，从而便于调整侧倾角度和俯仰角度，使得其能高效稳定的进行风电叶片喷涂作业；喷涂执行机构中的多孔气排还能使得喷涂区域与外界隔绝，从而创造良好的喷涂环境。
9.为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：
10.一种风电叶片喷涂机器人，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u形侧壁的中心空间内设置有所述双喷腔，所述双喷腔的喷嘴处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；所述驱动器别设置在所述喷涂机构衔接板上；所述驱动器能调整所述喷涂机构衔接板与所述侧斜转动底板之间的角度；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机械臂输出衔接板的第一端连接，所述机械臂输出衔接板的第二端上设置有所述伸缩结构；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机械臂输出衔接板的侧壁连接。
11.可优选的，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。
12.可优选的，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。
13.可优选的，所述侧斜转动底板的侧面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、气压表和激光测距传感器均分别与电控装置连接。
14.可优选的，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；所述涂料泵送装置的泵送端与所述双喷腔的内部连通；所述空气压缩装置的输出端与所述多孔气排连通。
15.可优选的，其还包括总控制单元，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。
16.另一方面，本发明还公开了一种风电叶片喷涂机器人的角度控制方法，侧倾角度控制过程如下：
17.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：
[0018][0019]
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；
[0020]
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。
[0021]
另一方面，本发明还公开了一种风电叶片喷涂机器人的开合装置的控制方法，
[0022]
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：
[0023][0024]
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；
[0025]
所述开合装置的速度通过以下公式计算：
[0026][0027]
其中，v
α
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。
[0028]
进一步的，γ通过以下公式计算，
[0029]
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。
[0030]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0031]
1、在本发明提供一种风电叶片喷涂机器人，通过设置喷涂执行机构从而使得风电叶片上的喷涂工作更加的便捷，同时通过驱动器控制喷涂机构衔接板与侧斜转动底板之间的侧倾角度以及控制转动支架和侧斜转动底板之间俯仰角度，从而使得喷涂执行机构能有效的对叶片实现均匀喷涂。
[0032]
2、本发明中在双喷腔的四周设置有多孔气排，多孔气排在工作时将喷出大量的气体形成气墙已实现气密封的作用，气密封能有效的防止多余喷涂颗粒扩散至空气中，极大地改良了工作环境，大幅直接的、间接的降低了各类喷涂作业风险。
[0033]
3、本发明通过对开合装置驱动角度的控制，使得本装置在工作过程中能更准确快捷的进行操作，从而大幅度降低工作时间。
附图说明
[0034]
图1是本发明风电叶片喷涂机器人的立体图；
[0035]
图2是本发明的运动底盘的结构图；
[0036]
图3是本发明的机械臂的结构图；
[0037]
图4a是本发明的喷涂执行机构的主视结构图；
[0038]
图4b是本发明的喷涂执行机构的后视结构图；
[0039]
图5是本发明的喷涂执行机构的剖视图。
[0040]
附图中的部分附图说明如下：
[0041]
1、运动底盘；11、承载板；12、底盘外壳；13、车架；14、抽屉；15、舵轮驱动单元；16、回转承载装置16、配电模块；3、涂料泵送装置；4、空气压缩装置；5、喷涂执行机构；51、驱动电机；52、喷涂机构衔接板；53、侧斜转轴固定座；54、侧斜转轴带座轴承；55、电机驱动器模块；56、伺服电动缸安装支架；57、第一铰链支座；58、伺服电动缸；59、第二铰链支座；510、侧斜转动底板；511、驱动器安装板；512、侧斜转轴；513、角度编码器；514、角度编码器安装支架；515、转动支架；516、多孔气排；517、气排安装钣金；518、喷腔衔接底板；519、气体节流阀；520、气源分气模块；521、分气模块安装板；522、俯仰支撑轴转动板；523、激光测距传感器安装板；524、阀块安装板；525、液压电磁开关阀；526、气源电磁开关阀；527、气压表；528、激光测距传感器；529、双喷腔；530、俯仰驱动轴转动板；531、俯仰支撑轴挡板；532、俯仰支承轴轴承；533、俯仰支撑轴；534、俯仰支承轴安装板；535、喷口衔接对丝；536、高度调节螺钉；537、喷涂喷嘴及其支座；538、喷嘴衔接盖板；539、俯仰驱动轴安装板；540、俯仰驱动轴轴承；541、俯仰驱动轴；6、机械臂；61、回转支撑板；62、液压泵站；63、多级升降装置；64、开合装置；65、机械臂输出衔接板；66、伸缩装置。
具体实施方式
[0042]
以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0043]
本发明提供一种风电叶片喷涂机器人，如图1-5所示，其包括运动底盘1、配电模块2、回转承载装置16、涂料泵送装置3、空气压缩装置4、喷涂执行机构5和机械臂6。运动底盘1设置于风电叶片喷涂机器人的最底端，为整个风电叶片喷涂机器人提供支撑和移动；机械臂6的第一端通过螺栓连接与运动底盘1连接在一起，并设置于运动底盘1上侧；喷涂执行机构5通过螺栓同机械臂6的第二端连接在一起；配电模块2和回转承载装置16安装在运动底盘1上部左侧，为各模块提供控制逻辑策略与电力分配；空气压缩装置4设置于配电模块2和回转承载装置16前侧，为喷涂执行机构5提供气密封；涂料泵送装置3则设置于机械臂6前侧，负责泵送涂料到喷涂执行机构5喷出。
[0044]
运动底盘1主要包括：主承载板11、底盘外壳12、车架13、抽屉14、舵轮驱动单元15和回转承载装置16。主承载板11及底盘外壳12位于运动底盘1的最上端，其上端面设置有底盘相关电机驱动器，降压模块等元件，并由底盘外壳12所笼罩并防护；车架13焊接于主承载板11下侧，叉车槽设置于车架13其中，以方便设备进行运输；抽屉14设置于底盘的左右两侧，其内部可设置有电池等，可底盘独立进行供电，满足断电等特殊情况下的设备转运需求；舵轮驱动单元15通过螺栓连接均布的设置于主承载板11的四角下侧，通过独立控制，以实现正向侧向平移，原地旋转等动作，方便设备整体在狭小的工作空间内进行移动；回转承载装置设置于主承载板11上端正中央，用于调动机械臂6进行转向。
[0045]
机械臂6主要包括：回转支撑板61、液压泵站62、多级升降装置63、开合装置64、伸缩装置66和机械臂输出衔接板65。回转支撑板61通过螺栓同运动底盘1的大回转支承连接，
并设置于上侧；液压泵站62设置于多级升降装置63后侧，负责驱动调控机械臂进行运动；多级升降升降装置的第一端通过螺栓连接设置于大回转支承板上侧；伸缩装置66设置于多级升降装置63的第二端；开合装置64则设置于多级升降装置63与伸缩装置66之间用于调控其相对角度；机械臂输出衔接板65则设置于伸缩装置66的第二端，可直接安装喷涂执行机构5。
[0046]
喷涂执行机构5主要包括：驱动电机51、喷涂机构衔接板52、侧斜转轴固定座53、侧斜转轴带座轴承54、驱动器、侧斜转动底板510、驱动器安装板511、侧斜转轴512、角度编码器513、角度编码器安装支架514、转动支架515、多孔气排516、气排安装钣金517、喷腔衔接底板518、气体节流阀519、气源分气模块520、分气模块安装板521、俯仰支撑轴转动板522、激光测距传感器安装板523、阀块安装板524、液压电磁开关阀525、气源电磁开关阀526、气压表527、激光测距传感器528、双喷腔529、俯仰驱动轴转动板530、俯仰支撑轴挡板531、俯仰支承轴轴承532、俯仰支撑轴533、俯仰支承轴安装板534、喷口衔接对丝535、高度调节螺钉536、喷涂喷嘴及其支座537、喷嘴衔接盖板538、俯仰驱动轴安装板539、俯仰驱动轴轴承540和俯仰驱动轴541。
[0047]
驱动器包括电机驱动器模块55、伺服电动缸安装支架56、第一铰链支座57、伺服电动缸58和第二铰链支座59。
[0048]
喷涂机构衔接板52通过螺栓连接固定于机械臂输出衔接板65的末端外侧，作为双角度调节机构的基座标板；伺服电动缸安装支架56通过螺栓连接固定于喷涂机构衔接板52的远离驱动电机51的一角上侧；驱动器安装板511通过螺栓与机械臂输出衔接板65、喷涂机构衔接板52上连接，并位于伺服电动缸安装支架56的后侧，用于安装驱动电机51与伺服电动缸58的驱动器，驱动电机51上设置有减速器，以及电连接角度编码器513与激光测距传感器528；电机驱动器模块55则通过螺栓连接安装于驱动器安装板511对应的安装孔上；第一铰链支座57通过螺栓连接固定于伺服电动缸安装支架56的上部安装孔下侧；侧斜转轴固定座53通过螺栓连接固定于喷涂机构衔接板52的下侧靠近驱动电机51的中央；侧斜转轴512套设于侧斜转轴固定座53之中，并不发生相对转动与轴向运动；侧斜转轴带座轴承54同侧斜转轴512进行轴孔配合，并对称分布于侧斜转轴512两侧；侧斜转动底板510则通过螺栓连接固定于侧斜转轴带座轴承54下方，与喷涂机构衔接板52形成转动连接；角度编码器安装支架514通过螺栓连接安装于侧斜转动底板510的下侧；角度编码器513固定于角度编码器安装支架514上，其输出轴与侧斜转轴相连接，反馈开合角度；第二铰链支座59通过螺栓连接固定于侧斜转动底板510的上方，位置同第一铰链支座57位于同一侧；伺服电动缸58则通过首尾铰接连接固定于第一铰链支座57与第二铰链支座59之间，起调节开合角度作用；俯仰驱动轴安装板539通过螺栓连接固定于侧斜转动底板510靠近侧斜转轴的一侧；驱动电机51通过螺栓连接固定于俯仰驱动轴安装板539的外侧；俯仰驱动轴轴承540嵌套于俯仰驱动轴安装板539之中；俯仰驱动轴则套设于俯仰驱动轴轴承540内环，并与驱动电机51的输出孔进行键连接；俯仰支承轴安装板534通过螺栓连接安装于侧斜转动底板510的另一侧；俯仰支承轴轴承532嵌套于俯仰支承轴安装板534之中；俯仰驱动轴则套设于俯仰支承轴轴承532内环，由俯仰支撑轴挡板531进行轴向固定。
[0049]
俯仰驱动轴转动板530与俯仰支撑轴转动板522分别通过螺栓连接固定在转动支架515左右两侧；俯仰驱动轴转动板530通过形位配合与俯仰驱动轴相配合，俯仰支撑轴转
动板522通过形位配合与俯仰支撑轴533配合，并通过驱动电机51驱动俯仰驱动轴进行转动，带动俯仰驱动轴转动板530以及整个中间装置进行转动；喷腔衔接底板518固定于转动支架515中间底部，并通过螺栓连接固定于双喷腔529中部上侧。气排安装钣金517通过螺栓连接对称固定于双喷腔529的前后两侧，若干个多孔气排516通过螺栓连接固定于气排安装钣金517外侧，并围绕双喷腔529底部进行排布，以便在喷涂作业时起到气密封的作用，避免喷涂的多余扩散颗粒弥散到作业环境中；气体节流阀519通过螺栓连接与多孔气排516进行固定；分气模块安装板521通过螺栓连接固定于转动支架515的中间上侧，并通过螺栓连接搭载气源分气模块520，气源分气模块520的出口端与气体节流阀519进行气连接；阀块安装板524通过螺栓连接固定于转动支架515的后侧，并通过螺栓连接搭载液压电磁开关阀525、气源电磁开关阀526和气压表527，设置于双喷腔529的后侧；喷嘴衔接盖板538通过高度调节螺钉536对称固定于双喷腔529的顶部左右两侧，喷口衔接对丝535穿过喷嘴衔接盖板538安装孔同喷涂喷嘴及其支座537进行夹板固定，喷口衔接对丝535的入口与液压电磁开关阀525的出口进行液体连接，通过高度调节螺钉536可以调整喷涂喷嘴与叶片表面之间的有效喷涂距离，从而不必整体远离叶片表面，增加气密封难度。4个激光测距传感器安装板523通过螺栓连接对称安装于转动支架515的外部，激光测距传感器通过螺栓连接安装于激光测距传感器安装板523之中，用于恒定追踪被喷涂曲面。
[0050]
工作原理
[0051]
喷涂作业开始由运动底盘1转运风电叶片喷涂机器人进入叶片喷涂初始位置，随后机械臂一级调整喷涂执行机构5的姿态，使其在激光测距传感器的反馈下令喷涂执行机构5的双喷腔529底部中心点与叶片之间进行等距仿形。随后通过左右等距测控，使伺服电动缸58实时调节伸出长度，改变喷涂机构衔接板52与双喷腔529的底部之间的侧斜角度，使其在叶片长度方向上完成相切；在其正交方向，通过上下等距测控，驱动电机51实时调节俯仰驱动轴进行转动，进一步带动转动支架515以及整个中间装置进行转动，改变喷涂机构衔接板52与双喷腔529的底部之间的侧倾角度使其在叶片高度方向上完成相切，双向正交相切使双喷腔529工作时适应复杂的叶片曲面。
[0052]
随后，气体首先由空气压缩装置4产生，先后通过气源电磁开关阀526、气源分气模块520、气体节流阀519，并由多孔气排516进行喷出，完成双喷腔529的气密封，随后涂料由涂料泵送装置3泵出，通过液压电磁开关阀525后均布的到达两个喷嘴进行喷出作业。
[0053]
随后在运动底盘1不移动的条件下，由机械臂进行喷涂执行机构5的轨迹控制，使其可以稳定的向下或向上完成竖直喷涂作业，期间喷涂执行机构5的侧斜角度与侧倾角度实时反馈调节，保证双喷腔529底部中心点与叶片对应表面进行相切，此时单次被喷涂区域呈弯曲长条状。随后液压电磁开关阀525关闭，涂料停止喷出，气源电磁开关阀526关闭，停止气密封。
[0054]
机械臂横向调整喷涂执行机构5位置，重复上诉轨迹规划与切面仿形，完成相邻弯曲长条区域的喷涂作业。待喷涂工作区域达到所及覆盖最大面积，随后运动底盘1驱使机器人移动至下一工作区域，重复上诉步骤，持续进行喷涂作业。
[0055]
本发明还公开了一种风电叶片喷涂机器人的角度控制方法，侧倾角度控制过程如下：
[0056]
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：
[0057][0058]
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。
[0059]
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。
[0060]
本发明还公开了一种风电叶片喷涂机器人的开合装置的控制方法，
[0061]
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：
[0062][0063]
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；
[0064]
开合装置的速度通过以下公式计算：
[0065][0066]
其中，v
α
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。
[0067]
γ通过以下公式计算，
[0068]
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。
[0069]
针对不同种类涂料其在工艺上具有不同的物理参数；以mega wu 230聚氨酯胶衣为例，其理论涂布率为f＝5.0m2/l，正常膜厚为100-300μm，取推荐膜厚h＝200μm，可以得出每升涂料与所覆盖面积的大小。
[0070]
s＝理论涂布率/(推荐膜厚*10-6
)＝f*106/h。
[0071]
又由于双口喷腔结构设计中，每次去重喷涂宽度d可知，可以求得每升流量的合适喷涂长度l，将理论涂布率与l同时对时间进行微分，则可以得出流量q(l/min)同机械臂末端速度之间的关系；
[0072][0073]
其中，q可通过流量计传感器测得，因此通知机械臂末端速度来实现单次向上或者向下的稳定喷涂。对于打喷涂机器人其世界坐标系与各个关节坐标系的数学关系具有本
质非线性，对机械臂建立运动学模型，为了满足末端所需要的速度，其各个关节所需要提供的速度为：
[0074][0075]
其中末端所需速度与各连杆速度的关系由机器人运动学可以得到，此处略去推导过程，以机械臂升降、开合以及伸缩，相应的瞬时各关节速度与角速度为例，各速度为以下式子：
[0076][0077]
其中主要参数为：喷涂末端速度对于空间中的各个方向分解代数值为v
x
，vy，vz。
[0078]
θ，l代表机械臂中各角度传感器，位移传感器对应的当前角度、距离的实际反馈值。
[0079]
a2等为机械表运动学坐标系所对应的数学参数。
[0080]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
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，v
α
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。

技术总结
本发明涉及一种风电叶片喷涂机器人，其包括移动装置、喷涂执行机构和机械臂；喷涂执行机构和机械臂均设置在移动装置上；喷涂执行机构包括驱动端和执行端；驱动端与执行端连接；执行端包括喷涂机构衔接板、侧斜转动底板、双喷腔和多孔气排。本发明通过喷涂执行机构和移动装置的配合实现了对风电叶片的喷涂，同时通过驱动器控制喷涂机构衔接板与侧斜转动底板之间的侧倾角度，以及转动支架与侧斜转动底板之间俯仰角度，从而实现对叶片的全面喷涂；喷涂执行机构上多孔气排的设置使得在喷涂过程中能有效的避免喷涂材料对其他元件的喷涂，且能阻止外部杂物进入至喷涂区，使得喷涂工作更加快捷、便利。便利。便利。


技术研发人员：史小华 董跃虎 张苏 李明阳 关其哲 史翊辰
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/10/8