上海东海风力发电有限公司;上海工程技术大学王毅获国家专利权
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龙图腾网获悉上海东海风力发电有限公司;上海工程技术大学申请的专利一种风机叶片表面恒力打磨装置及其控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117182723B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311351126.9,技术领域涉及:B24B19/14;该发明授权一种风机叶片表面恒力打磨装置及其控制方法是由王毅;周荣成;周卫国;韩熠;方宇;张海峰;范狄庆;刘欣荣设计研发完成,并于2023-10-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种风机叶片表面恒力打磨装置及其控制方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种风机叶片表面恒力打磨装置,包括吊装机构,旋翼调整单元,吸盘单元,总体支撑架,六自由度协作机器人,六维力传感器,机器人控制器,恒力打磨单元;本发明还涉及一种恒力打磨控制方法:六自由度协作机器人控制恒力打磨单元按照预先的轨迹进行打磨,获得打磨力模拟信号;根据打磨力模拟信号与期望力信号,计算力误差,作为力控制器输入;力控制器输出为伺服阀控制量,同时把距离传感器收集到的信号传到机器人控制器,再通过位姿补偿算法进行补偿,以实现恒力打磨。与现有技术相比,本发明可以实现高空风机叶片打磨恒力控制,降低人工作业危险、提升高空叶片修复效率、保证打磨质量,结构合理更适用于大批量的生产。
本发明授权一种风机叶片表面恒力打磨装置及其控制方法在权利要求书中公布了:1.一种风机叶片表面恒力打磨装置,其特征在于,包括:恒力打磨单元1、六维力传感器2、六自由度协作机器人3、机器人控制器4、吊装机构5、吸盘单元6、总体支撑架7、旋翼调整单元8; 所述吊装机构5设于所述总体支撑架7上表面的一侧,所述吊装机构5用于将恒力打磨装置吊装到高空叶片附近; 所述六自由度协作机器人3设于所述总体支撑架7上表面的另一侧,所述六自由度协作机器人3用于控制所述恒力打磨单元1按照预设的轨迹进行打磨作业; 所述吸盘单元6设于所述总体支撑架7下表面,用于吸附风机叶片; 所述旋翼调整单元8对称设于所述总体支撑架7下表面的两侧,用于对恒力打磨装置进行稳定性调节; 所述六维力传感器2一端与所述六自由度协作机器人3末端连接,另一端与所述恒力打磨单元1连接,所述六维力传感器2用于获取所述恒力打磨单元1的打磨力模拟信号,根据打磨力模拟信号与期望力信号,计算力误差,将力误差信号发送给力控制器,所述力控制器将力控制量信号发送给所述恒力打磨单元1,并将从所述恒力打磨单元1收集到的信号发送给所述机器人控制器4; 所述恒力打磨单元1包括:自适应柔顺单元1-1、可调节液压缓冲单元1-2、打磨电机1-3,所述自适应柔顺单元1-1固定于所述六维力传感器2下方,所述可调节液压缓冲单元1-2固定于所述自适应柔顺单元1-1下方,所述打磨电机1-3固定于所述可调节液压缓冲单元1-2下方; 所述自适应柔顺单元1-1包括自适应柔顺单元上盖1-1-1、自适应柔顺单元防尘套1-1-2、滚筒花键机构1-1-3、伺服阀1-1-4、距离传感器1-1-5、自适应柔顺单元下盖1-1-6、气缸连接板1-1-7、气缸1-1-8,所述气缸1-1-8的伸缩杆依次与所述气缸连接板1-1-7、自适应柔顺单元下盖1-1-6连接,所述距离传感器1-1-5固定于所述自适应柔顺单元下盖1-1-6上,传动机构固定于所述自适应柔顺单元上盖1-1-1上,所述传动机构与所述气缸连接板1-1-7固定连接,所述伺服阀1-1-4与所述气缸连接板1-1-7固定连接; 所述机器人控制器4设于所述总体支撑架7上表面,用于接收所述力传感器发送的信号,通过位姿补偿算法计算末端控制量,并将末端控制量信号通过所述力控制器发送给所述恒力打磨单元1进行补偿; 所述位姿补偿算法的具体过程包括: 在所述打磨电机1-3中心点建立坐标系{t1},其中以h2为所述恒力打磨单元1末端到所述打磨电机1-3中心点的距离,以h1为机器人工具中心点到所述打磨电机1-3中心点距离,所述气缸1-1-8收缩,所述气缸1-1-8可调距离为Zf,h1随Zf的变化而变化,表示为: h1=fZf=Zf+a,0≤Zf≤b其中,a、b为常数; 从TCP坐标系{tcp}到所述打磨电机1-3中心点变换为一个平移变换,表示为: 当所述气缸1-1-8受力压缩使h1改变ΔZf时,坐标表示为: 在位姿补偿算法执行之前,根据位移偏差量的大小判断是否需要进行位姿补偿算法,判断方法如下: 假设基于叶片坐标系{obj}的叶片打磨路径通过恒力打磨装置生成,Tobj为恒力打磨装置待打磨叶片抛磨目标位姿,将恒力打磨装置待打磨叶片抛磨目标位姿Tobj通过坐标变换转换为恒力打磨装置在世界坐标系的目标位姿T2,与恒力打磨装置当前反馈位姿比较,通过运动规划,得到末端点的运动控制量D;当所述气缸1-1-8位移较小时,ΔZf=0,此时末端控制量为: D=D1=[dx,dy,dz,δx,δy,δz]T; 当所述气缸1-1-8位移量较大时,ΔZf≠0,则将偏差值传送至所述机器人控制器4对末端位姿进行补偿,通过对Z轴进行补偿,此时末端控制量为: D=D2=[dx,dy,dz+ΔZf,δx,δy,δz]T; Dθ=J-1D; 从而实现风机叶片表面恒力打磨。
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