风电塔筒开孔焊接机器人、开孔焊接方法和相关设备

摘要

本申请实施例公开了一种风电塔筒开孔焊接机器人、开孔焊接方法和相关设备，其中风电塔筒开孔焊接机器人包括：行走单元、夹持组件、磁性件和调节件，在使用过程中在需要对塔筒进行开孔时，可以将割枪连接到夹持组件之上，在需要进行焊接时可以将焊枪连接到接触组件之上，而后控制行走单元带动焊枪或割枪在塔筒内行走，直到行走到作业区域之后为割枪和焊枪进行上电即可执行开孔或焊接作业，能够代替传统的人工焊接，能够减少劳动量，提高作业效率，同时能够更加安全，在经确控制行走单元行进位置的情况下还可以提高焊接和开孔的精度。

说明书

技术领域

本申请实施例涉及风电技术领域，尤其涉及一种风电塔筒开孔焊接机器人、一种风电塔筒开孔焊接方法、一种计算机可读存储介质和一种控制装置。

背景技术

在风电领域中，随着风力发电机组大型化趋势的发展，风力发电机组中塔筒的尺寸和重量也越来越大，尤其是用于海上风力发电机组的塔筒，海上风电塔筒的直径随着单机容量的增加而增大，目前最大直径已达到8.5米直径，相当于近3层高的高度，同时单节的重量也是从以往的20吨左右增长到近30吨。在塔筒制备过程中，塔筒往往需要进行开孔和焊接，如需要在塔筒上开设门框、检修孔，需要对塔筒单节进行焊接等，然而传统技术中塔筒的焊接和开孔依赖于人工开孔和焊接，在塔筒立式制备时，工作人员往往需要登高作业，在塔筒卧式制备时，往往需要工人在塔筒内行走很远的距离，导致开孔和焊接不便捷。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提供了一种风电塔筒开孔焊接机器人。

本发明的第二方面提供了一种风电塔筒开孔焊接方法。

本发明的第三方面提供了一种计算机可读存储介质。

本发明的第四方面提供了一种控制装置。

有鉴于此，根据本申请实施例的第一方面提出了一种风电塔筒开孔焊接机器人，包括：

行走单元；

夹持组件，设置在所述行走单元上，用于夹持焊枪或割枪；

磁性件和调节件，所述磁性件设置在所述行走单元背离于所述夹持组件的一侧，所述调节件连接于所述磁性件，所述调节件设置在所述行走单元靠近于所述夹持组件的一侧，所述调节件用于调节所述磁性件与地面之间的距离。

在一种可行的实施方式中，所述行走单元包括：

承载部；

轮体，连接于所述承载部；

驱动件，连接于所述轮体，用于驱动所述轮体转动；

其中，所述磁性件设置在所述承载部靠近于所述轮体的一侧。

在一种可行的实施方式中，所述夹持组件铰接于所述行走单元，所述行走单元还包括：

驱动气缸，所述驱动气缸的一端铰接于所述行走单元，另一端铰接于所述夹持组件。

在一种可行的实施方式中，风电塔筒开孔焊接机器人还包括：

焊枪，用于连接于所述夹持组件；

割枪，用于连接于所述夹持组件；

线束收集器，连接于所述行走单元，用于收集所述焊枪和/或所述割枪的线束。

在一种可行的实施方式中，风电塔筒开孔焊接机器人还包括：定位模块，设置在所述行走单元，用于获取所述行走单元的位置新型；

控制模块，连接于所述行走单元，用于控制所述行走单元的启停和行进方向。

根据本申请实施例的第二方面提出了一种风电塔筒开孔焊接方法，应用于如上述任一技术方案所述的风电塔筒开孔焊接机器人，所述风电塔筒开孔焊接方法包括：

获取风电塔筒的形状信息和开孔焊接位置信息；

基于所述开孔焊接位置信息，控制所述风电塔筒开孔焊接机器人在所述风电塔筒内行进；

在所述风电塔筒开孔焊接机器人行进到开孔焊接位置信息的情况下，控制所述夹持组件将焊枪或割枪对准开孔焊接位置；

为所述焊枪或割枪上电。

在一种可行的实施方式中，所述控制所述风电塔筒开孔焊接机器人在所述风电塔筒内行进的步骤包括：

在所述风电塔筒开孔焊接机器人进入所述风电塔筒内的情况下，获取磁性件与所述风电塔筒之间的吸附力；

在所述吸附力小于第一阈值的情况下，调节所述调节件以使所述磁性件靠近于所述风电塔筒。

在一种可行的实施方式中，在所述风电塔筒开孔焊接机器人行进到开孔焊接位置信息的情况下，控制所述夹持组件将焊枪或割枪对准开孔焊接位置的步骤包括：

在所述风电塔筒开孔焊接机器人行进到开孔焊接位置信息的情况下，调节所述调节件以使所述磁性件靠近于所述风电塔筒，并使所述吸附力大于第二阈值；

控制所述夹持组件将焊枪或割枪对准开孔焊接位置；

其中，所述第二阈值的取值大于或等于第一阈值。

根据本申请实施例的第三方面提出了一种计算机可读存储介质，

所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，实现如上述任一技术方案所述的风电塔筒开孔焊接方法。

根据本申请实施例的第四方面提出了一种控制装置，包括：

存储器，存储有计算机程序；

处理器，执行所述计算机程序；

其中，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如上述任一技术方案所述的风电塔筒开孔焊接方法。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：本申请实施例提供的风电塔筒开孔焊接机器人包括了行走单元、夹持组件、磁性件和调节件，在使用过程中在需要对塔筒进行开孔时，可以将割枪连接到夹持组件之上，在需要进行焊接时可以将焊枪连接到接触组件之上，而后控制行走单元带动焊枪或割枪在塔筒内行走，直到行走到作业区域之后为割枪和焊枪进行上电即可执行开孔或焊接作业，能够代替传统的人工焊接，能够减少劳动量，提高作业效率，同时能够更加安全，在经确控制行走单元行进位置的情况下还可以提高焊接和开孔的精度。此外本申请实施例提供的风电塔筒开孔焊接机器人，通过磁性件和调节件的设置，通过调节件可以调节磁性件的位置，使得磁性件与风电塔筒之间具备吸附力，使得风电塔筒开孔焊接机器人在风电塔筒上或风电塔筒内的行进更加稳定，降低了风电塔筒开孔焊接机器人出现打滑和错位的概率，能够进一步提高焊接和开孔的精度。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请提供的一种实施例的风电塔筒开孔焊接机器人的示意性结构图；

图2为本申请提供的一种实施例的风电塔筒开孔焊接方法的示意性步骤流程图；

图3为本申请提供的一种实施例的计算机可读存储介质的结构框图；

图4为本申请提供的一种实施例的控制装置的结构框图。

其中，图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

110行走单元、120夹持组件、130磁性件、140调节件、150驱动气缸、160线束收集器。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请实施例技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

如图1所示，根据本申请实施例的第一方面提出了一种风电塔筒开孔焊接机器人，包括：行走单元110；夹持组件120，设置在行走单元110上，用于夹持焊枪或割枪；磁性件130和调节件140，磁性件130设置在行走单元110背离于夹持组件120的一侧，调节件140连接于磁性件130，调节件140设置在行走单元110靠近于夹持组件120的一侧，调节件140用于调节磁性件130与地面之间的距离。

本申请实施例提供的风电塔筒开孔焊接机器人包括了行走单元110、夹持组件120、磁性件130和调节件140，在使用过程中在需要对塔筒进行开孔时，可以将割枪连接到夹持组件120之上，在需要进行焊接时可以将焊枪连接到接触组件之上，而后控制行走单元110带动焊枪或割枪在塔筒内行走，直到行走到作业区域之后为割枪和焊枪进行上电即可执行开孔或焊接作业，能够代替传统的人工焊接，能够减少劳动量，提高作业效率，同时能够更加安全，在经确控制行走单元110行进位置的情况下还可以提高焊接和开孔的精度。此外本申请实施例提供的风电塔筒开孔焊接机器人，通过磁性件130和调节件140的设置，通过调节件140可以调节磁性件130的位置，使得磁性件130与风电塔筒之间具备吸附力，使得风电塔筒开孔焊接机器人在风电塔筒上或风电塔筒内的行进更加稳定，降低了风电塔筒开孔焊接机器人出现打滑和错位的概率，能够进一步提高焊接和开孔的精度。

可以理解的是，调节件140可以为丝杠，而丝杠穿过行走单元110连接于磁性件130，通过转动丝杠即可调节磁性件130的位置，磁性件130与风电塔筒距离越近，磁性件130与风电塔筒之间的吸附力越大，行走单元110错位的概率将会降低。

在一些示例中，调节件140可以包括电机，通过电机带动丝杠转动即可实现磁性件130位置的自动化调节，尤其是当风电塔筒开孔焊接机器人在风电塔筒内行进距离较远时，可以灵活控制磁性件130的位置，使得磁性件130可以适配于不同内径的风电塔筒，降低了风电塔筒开孔焊接机器人在风电塔筒内错位滑落的概率。

在一种可行的实施方式中，行走单元110包括：承载部；轮体，连接于承载部；驱动件，连接于轮体，用于驱动轮体转动；其中，磁性件130设置在承载部靠近于轮体的一侧。

在该技术方案中，进一步提供了行走单元110的结构组成，行走单元110可以包括承载部、轮体和驱动件，驱动件用于驱动轮体转动，轮体即可带动行走单元110移动，磁性件130设置在承载部靠近于轮体的一侧，能够使磁性件130更加靠近于风电塔筒。

在一种可行的实施方式中，夹持组件120铰接于行走单元110，行走单元还110包括：驱动气缸150，驱动气缸150的一端铰接于行走单元110的承载部，另一端铰接于夹持组件120。

在该技术方案中，进一步提供了夹持组件120的连接方式，夹持组件120铰接于行走单元110，便于调节焊枪或割枪的作业角度，而风电塔筒开孔焊接机器人包括了驱动气缸150，通过驱动气缸150的伸缩便于调节夹持组件120的设置位置，便于精确控制夹持组件120的位置，能够提高焊接和开孔精度。

在一种可行的实施方式中，风电塔筒开孔焊接机器人还包括：焊枪，用于连接于夹持组件120；割枪，用于连接于夹持组件120；线束收集器160，连接于行走单元110，用于收集焊枪和/或割枪的线束。

在该技术方案中，风电塔筒开孔焊接机器人还包括了焊枪和割枪，通过焊枪可以执行焊接任务，通过割枪可以执行开孔任务。而通过线束收集器160的设置，便于对焊枪和割枪的线束进行收集，便于风电塔筒开孔焊接机器人在风电塔筒内行走，便于为焊枪和割枪进行上电。

在一种可行的实施方式中，风电塔筒开孔焊接机器人还包括：定位模块，设置在行走单元110，用于获取行走单元110的位置新型；控制模块，连接于行走单元110，用于控制行走单元110的启停和行进方向。

在该技术方案中，风电塔筒开孔焊接机器人还包括：定位模块和控制模块，风电塔筒开孔焊接机器人的控制装置可以通信连接于定位模块，进而可以获取风电塔筒开孔焊接机器人所在的位置，通过控制模块与行走单元110的驱动件进行通信便于即可控制行走单元110的启停和行进方向，便于风电塔筒开孔焊接机器人的远程遥控。

在一些示例中，风电塔筒开孔焊接机器人还可以包括：图像采集装置，图像采集装置设置在行走单元110上，用于采集风电塔筒开孔焊接机器人周侧的图像信息，更加便于远程操控采集风电塔筒开孔焊接机器人。

如图2所示，根据本申请实施例的第二方面提出了一种风电塔筒开孔焊接方法，应用于如上述任一技术方案的风电塔筒开孔焊接机器人，风电塔筒开孔焊接方法包括：

步骤201：获取风电塔筒的形状信息和开孔焊接位置信息；可以理解的是，风电塔筒的形状信息和开孔位置信息是基于风电塔筒的设计需求预先确定的。可以理解的是，开孔焊接位置信息中包括了需要进行开孔或需要进行焊接的位置信息。

步骤202：基于开孔焊接位置信息，控制风电塔筒开孔焊接机器人在风电塔筒内行进。在明确了开孔焊接位置信息之后即可控制风电塔筒开孔焊接机器人在风电塔筒内行进，以便于风电塔筒开孔焊接机器人行进到目标作业区域。

步骤203：在风电塔筒开孔焊接机器人行进到开孔焊接位置信息的情况下，控制夹持组件将焊枪或割枪对准开孔焊接位置。在风电塔筒开孔焊接机器人行进到作业区域的情况下，即可通过驱动气缸来调节夹持组件的位置，进而即可带动焊枪或割枪与开孔焊接位置相对。

步骤204：为焊枪或割枪上电。在完成焊枪或割枪的位置调节之后，即可控制焊枪或割枪上电以执行焊接或开孔作业。

可以理解的是，在执行焊接或开孔作业时，可以控制行走单元带动焊枪或割枪进行移动。

通过本申请实施例提供的风电塔筒开孔焊接方法，能够代替传统的人工焊接，能够减少劳动量，提高作业效率，同时能够更加安全，在经确控制行走单元行进位置的情况下还可以提高焊接和开孔的精度。

在一种可行的实施方式中，控制风电塔筒开孔焊接机器人在风电塔筒内行进的步骤包括：在风电塔筒开孔焊接机器人进入风电塔筒内的情况下，获取磁性件与风电塔筒之间的吸附力；在吸附力小于第一阈值的情况下，调节调节件以使磁性件靠近于风电塔筒。

在该技术方案中，进一步提供了控制风电塔筒开孔焊接机器人在风电塔筒内行进的具体步骤，考虑到风电塔筒可能由不同的材料制成，因此磁性件与不同的风电塔筒之间的吸附力是不同的，基于此在风电塔筒开孔焊接机器人刚刚进入到风电塔筒之内的情况下，可以采集磁性件与风电塔筒之间的吸附力，如若吸附力小于第一阈值，那么说明磁性件的吸附力不足，这种情况下风电塔筒开孔焊接机器人在风电塔筒内行驶容易侧滑错位，因此需要调节调节件，以使磁性件更加靠近于风电塔筒，直到吸附力大于或等于第一阈值。

可以理解的是，第一阈值时基于风电塔筒的内径确定的，第一阈值的取值与风电塔筒的内径成反比，即内径越小风电塔筒开孔焊接机器人越容易发生侧滑错位。

可以理解的是，在风电塔筒为锥形塔筒时，每行进第一距离，将重新获取一次吸附力，并基于当前位置的风电塔筒的内径来重新确定第一阈值，进而基于新的第一阈值重新调整磁性件的位置。

在一种可行的实施方式中，在风电塔筒开孔焊接机器人行进到开孔焊接位置信息的情况下，控制夹持组件将焊枪或割枪对准开孔焊接位置的步骤包括：在风电塔筒开孔焊接机器人行进到开孔焊接位置信息的情况下，调节调节件以使磁性件靠近于风电塔筒，并使吸附力大于第二阈值；控制夹持组件将焊枪或割枪对准开孔焊接位置；其中，第二阈值的取值大于或等于第一阈值。

在该技术方案中，在风电塔筒开孔焊接机器人行进到作业位置之后，可以再次调节磁性件的位置，增加磁性件与风电塔筒内壁之间的吸附力，使得焊接和开孔作业更加准确，精度更高。

如图3所示，根据本申请实施例的第三方面提出了一种计算机可读存储介质301，计算机可读存储介质301存储有计算机程序302，实现如上述任一技术方案的风电塔筒开孔焊接方法。

本申请实施例提供的计算机可读存储介质301，因实现了如上述任一技术方案的风电塔筒开孔焊接方法，因此具备上述技术方案的风电塔筒开孔焊接方法的全部有益效果，再次不做赘述。

通过本申请实施例提供的计算机可读存储介质301，能够代替传统的人工焊接，能够减少劳动量，提高作业效率，同时能够更加安全，在经确控制行走单元行进位置的情况下还可以提高焊接和开孔的精度。

基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施场景所述的方法。

如图4所示，根据本申请实施例的第四方面提出了一种控制装置，包括：存储器401，存储有计算机程序；处理器402，执行计算机程序；其中，处理器402在执行计算机程序时，实现如上述任一技术方案的风电塔筒开孔焊接方法。

本申请实施例提供的控制装置，因实现了如上述任一技术方案的风电塔筒开孔焊接方法，因此具备上述技术方案的风电塔筒开孔焊接方法的全部有益效果，再次不做赘述。

通过本申请实施例提供的控制装置，能够代替传统的人工焊接，能够减少劳动量，提高作业效率，同时能够更加安全，在经确控制行走单元行进位置的情况下还可以提高焊接和开孔的精度。

在一些示例中，该控制装置还可以包括用户接口、网络接口、摄像头、射频（RadioFrequency，RF）电路，传感器、音频电路、WI-FI模块等等。用户接口可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard）等，可选用户接口还可以包括USB接口、读卡器接口等。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）等。

在示例性实施例中，控制装置还可以包括、输入输出接口和显示设备，其中，各个功能单元之间可以通过总线完成相互间的通信。该存储器存储有计算机程序，处理器，用于执行存储器上所存放的程序，执行上述实施例中的方法。

上述存储介质中还可以包括操作系统、网络通信模块。操作系统是管理上述方法的实体设备硬件和软件资源的程序，支持信息处理程序以及其它软件和/或程序的运行。网络通信模块用于实现存储介质内部各组件之间的通信，以及与信息处理实体设备中其它硬件和软件之间通信。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，也可以通过硬件实现。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。