[发明专利]面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人

说明书

本发明公开了面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，包括环形快速拆装圆环齿圈轨道平台、多模式轮式行走单元、焊接单元以及具有防水密封性的阳极块供给组件；其轮式行走单元具有多行走模式，能够实现运动路径规划优选；阳极块供给组件的储料室、排水室、给料室相互以转门封隔密封，通过各门开启连通、关闭密封切换，保证牺牲阳极块运送可靠；储料室防水密封性好，使得牺牲阳极块的水下存储无腐蚀；轮式行走单元驱动轮与筒壁接触，接触力可通过悬架弹簧预紧力调节；支撑连接组件可支撑环形轨道。环形平台两个机械手组装焊接阳极金属块与筒壁柱面，形成牺牲阳极块的阴极保护回路，实现对海上风电塔水下部分的保护。

技术领域

本发明属于近海风力发电领域，具体涉及面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人。

背景技术

风能是世界范围内发展速度最快的新能源，同时也是可再生能源的重要组成部分。积极地开发和利用风能对于改善能源系统结构、缓解能源危机、保护生态环境具有深远的意义，是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要行动。中国拥有十分丰富的近海风能资源，我国海上风能的量值大约是陆地上风能的3倍，因此海上风能发电站是海上风能很好的一个开发途径。但由于风能发电塔材料往往为铁或钢，海水对其有着很强的腐蚀性，使风电塔的使用寿命大大缩短。

有鉴于此，常采用牺牲阳极块的方法实现对风电塔的保护，即用还原性比铁更强的金属与风电塔连接在一起，使其成为阳极承受海水腐蚀，而作为阴极的风电塔得到保护。为了能够将阳极块与风电塔进行连接，当下常用的方式为人工水下湿法焊接，即通过人工方式将阳极块焊接在风电塔筒的水下部分的表面上。

这种焊接方式虽然设备简单且操作灵活，但因在海底人眼的可见度较低，并且受海水压力影响较大，使得牺牲阳极块的水下人工定位至预定布设位置、及将其焊接至预定布设位置的难度高，并且极易产生焊接缺陷，从而使得施工成本高企不下以及使得牺牲阳极块的使用效果收到影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，能够通过行走轮实现螺旋、直线和锯齿行走模式，该机器人主要由环形快速拆装圆环齿圈轨道平台、多模式轮式行走装置、组装焊接机械手以及阳极块密封储存及运送装置组成，不仅能够在水下自动精准定位风电塔筒的预定布设位置，及高质量地进行牺牲阳极块的焊接，而且能够克服实施过程中牺牲阳极块在水下较长时间内的存储、输送、定位和自动焊接方面的难题，从而提高风电塔塔筒的水下部分的防腐性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案为：

面向风电塔筒牺牲阳极块焊接的环形轨道轮式行走机器人，风电塔筒竖直设置在近海海域，其特征在于，包括环形轨道平台单元，套设在风电塔筒外，轮式行走单元，设置在环形轨道平台单元上；支撑连接组件，设置在环形轨道平台单元上且支撑连接组件与风电塔筒接触，用于对环形轨道平台单元提供支撑；以及焊接单元，包括可移动地设置在环形轨道平台单元上的焊接基座、及均设置在焊接基座上的阳极块供给组件和机械手组件，阳极块供给组件用于储存及供给牺牲阳极块，机械手组件用于将牺牲阳极块焊接在风电塔筒上，其中，轮式行走单元包括设置在环形轨道平台单元上的行走基座、及均设置在行走基座上的行走组件和转向组件，行走组件包括行走轮和行走驱动电机，转向组件包括转向筒、转向电机以及转向齿轮，行走轮可转动地设置在转向筒上，行走驱动电机用于驱动行走轮相对于转向筒进行转动，从而行走轮与风电塔筒滚动接触，转向筒的周向表面具有封闭的转向齿圈，且转向齿圈的轴线与行走轮的旋转轴线垂直，转向电机用于驱动转向齿轮转动，并且转向齿轮与转向齿圈啮合配合。

优选地，环形轨道平台单元呈圆环状，轮式行走单元和支撑连接组件的数量均为多个且均均匀地分布在环形轨道平台单元的周向上。