本发明是涉及一种用于风机叶片修复机器人的升降装置，属于高空作业设备。
背景技术：
1、风力发电机中的风机叶片在风电场中扮演着至关重要的角色，然而它们常常处于恶劣的工作环境之中，裸露在野外，经常受到空气介质、大气射线、砂尘、雷电、暴雨、冻雨或冰雪的侵袭，同时还面临盐腐蚀、台风等因素的影响。这些因素导致叶片失效事件频繁发生，而每次叶片损坏后的更换费用高达近百万元。更为严重的是，叶片失效可能导致二次伤害，进一步加大事故损失。因此对叶片的状态进行监测预警、有效运维分析显得越来越重要。
2、风机叶片常见损坏类型包括前缘腐蚀、前缘开裂、后缘损坏等，叶片断裂可能导致相邻部件受损。为减少事故风险，运维人员应及时排查异常、加强巡检和维护投入。不良的维护管理可能引发叶片失效事件，对风电场经营造成不利影响。在实际运行中，由于对叶片的主动保护手段较少，日常维护过程控制不严，维护投入相对不足，叶片失效事件不断增多，直接影响到风电场的经营效益，也不利于风电制造业的健康发展。
3、因此需要设计用于风机叶片修复机器人的升降装置来对风机叶片进行周期性的检测及修复工作，从而有效地避免叶片失效情况的发生，也能及时降低财产损失的风险。
4、发明人于2022年同案申请了专利cn202210967169.9和cn202222120732.7，专利中公开了一种风机叶片自动检修机器人包括行走单元，行走单元包括工作台，在行走单元上设置有吊装调整单元，吊装调整单元包括设置在行走机构的底盘一端的升降单元，所述升降单元用于控制机器人沿牵引绳方向的自升降运动。其中，升降单元包括设置在工作台左侧的左收绳轮，设置在工作台右侧的右收绳轮，该左收绳轮的中心轴与左驱动器的输出轴相连，该右收绳轮的中心轴与右驱动器的输出轴相连，该左驱动器、右驱动器分别用于控制左收绳轮、右收绳轮正转或者反转，从而控制牵引绳的拉出或者收回，在左收绳轮的前方设置有左排线器和左计量单元，在右收绳轮的前方设置有右排线器和右计量单元，该左计量单元、右计量单元分别用于计算经由左收绳轮、右收绳轮拉出或者收回的牵引绳长度，该左排线器、右排线器用于牵引绳均匀缠绕在左收绳轮、右收绳轮上；该左计量单元、右计量单元、左驱动器、右驱动器均与处理器相连，该处理器用于根据左计量单元、右计量单元检测的牵引绳长度，分别通过控制左驱动器或者右驱动器的转动方向或转动速度，使经由左收绳轮和右收绳轮拉出或者收回的牵引绳长度相同，确保整个吊装过程中机器人的平衡性；该左计量单元、右计量单元采用编码器加槽轮结构。
5、该专利中的升降单元虽然可以实现机器人的自动升降，但是该升降单元中的牵引绳仅在收入槽轮的时候具有导向，在从槽轮排出进入收绳轮的时候没有导向，当牵引绳缠绕到收绳轮边缘处时，槽轮中的牵引绳和槽轮会存在一个较大的偏转角度，同时牵引绳与槽轮边界也会存在一定的干涉情况出现，从而影响槽轮的转动，影响到编码器记录的准确性，进而影响机器人升降的稳定性和准确性。此外，该升降单元仅依靠驱动器（具体为伺服电动机）驱动收绳轮转动实现牵引绳的收入或排放，也就是说，是采用单电机驱动模式，通过单个电机控制牵引绳的收入或排放，单个电机的传动效果和传动效率低，此外，在使用的时候，随着收绳轮上缠绕的牵引绳的圈数的变多，收绳轮上每一圈缠绕的牵引绳的长度变长，当驱动器采用恒定的转速时，绳子收入的速度会随着绳子累计的长度越长而越快，导致升降单元的升降速度也会越快，从而影响升降单元的稳定性与安全性，影响机器人升降的稳定性与安全性。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种用于风机叶片修复机器人的升降装置。
2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种用于风机叶片修复机器人的升降装置，包括收卷筒、收卷筒电机、整体呈u型且开口朝上的收卷筒支架、主动轮、从动轮、主动轮电机、主从动轮安装板、牵引绳，所述收卷筒支架设于风机叶片修复机器人的底盘的后端顶面，所述收卷筒水平设于收卷筒支架的开口端内，所述收卷筒电机水平设于收卷筒支架的一端外侧且收卷筒电机的输出端与收卷筒相连，所述主从动轮安装板竖直设于收卷筒的后方，所述主从动轮安装板的底部水平设有升降安装板，所述升降安装板设于风机叶片修复机器人的底盘的后端顶面，所述主动轮电机设于主从动轮安装板的前端侧部，主动轮设于主从动轮安装板的前端另一侧且主动轮电机的输出端与主动轮相连，所述从动轮可转动的设于主从动轮安装板的后端且与主动轮位于主从动轮安装板的同侧，在从动轮的上方内侧设有第一导向块，在主动轮的下方外侧从后往前依次设有第二导向块和第三导向块，所述牵引绳的一端为固定端，另一端为收卷端，牵引绳的固定端连接于待修复风机叶片的风力发电机的机舱上，牵引绳的收卷端先经过第一导向块，然后从主动轮开始采用“8”字缠绕法缠绕于主动轮和从动轮上，接着依次经过第二导向块和第三导向块导出，最后收卷于收卷筒上，所述收卷筒电机和主动轮电机分别用于控制收卷筒和主动轮的转动，从而控制牵引绳的收入或排放，进而实现机器人沿牵引绳方向的自动升降。
4、一种实施方案，所述收卷筒电机和主动轮电机均为伺服电机，机器人沿牵引绳方向的自动升降过程中，机器人移动的距离等同于牵引绳收入或排放的长度，收卷筒电机采用电流模式配合主动轮电机的位置模式控制牵引绳收入或排放的长度，具体为：主动轮电机的控制模式为位置模式，主动轮电机的编码器接收到目标位置信号后，根据反馈信号与设定位置信号之间的差异，控制主动轮电机机的输出功率和转速，使主动轮电机运动到目标位置，从而控制主动轮的转动，进而控制牵引绳的收入或排放的长度；收卷筒电机的控制模式为电流模式，收卷筒电机通过电流模式控制收卷筒电机的转速从而控制收卷筒的转动。
5、一种优选方案，收卷筒电机采用电流模式的原理具体如下：
6、在电流模式下，收卷筒电机的等效电路如公式（1）所示：
7、（1）；
8、另外，收卷筒电机的发电电压ec与收卷筒电机的转速n之间的关系如公式（2）所示：
9、（2）；
10、此外，收卷筒电机的转矩t与收卷筒电机的电流i之间的关系如公式（3）所示：
11、（3）；
12、将公式（1）和（2）代入公式（3），得到收卷筒电机的转速n和转矩t之间的关系：
13、（4）；
14、上述公式中：ea是收卷筒电机的电源电压；i是收卷筒电机的电流；r是收卷筒电机的等效电阻；ec是收卷筒电机的发电电压；n是收卷筒电机的转速，单位为rpm；ke是收卷筒电机的反电动势常数，单位为v/rpm；kt是收卷筒电机的转矩常数，单位为n･m/a；t是收卷筒电机的转矩；
15、如此，在电流模式下，通过控制控制收卷筒电机的扭矩即可控制收卷筒电机的转速，从而使收卷筒电机的转速与主动轮电机的转速相配合。
16、一种实施方案，机器人沿牵引绳方向的自动升降过程中，主动轮电机带动主动轮转动，同时带动从动轮转动，主动轮和从动轮转动过程中与牵引绳之间存在摩擦力带动牵引绳的收入与排放，牵引绳与主动轮和从动轮之间的摩擦系数相同，所述牵引绳的收卷端收卷固定于收卷筒上，收卷筒对牵引绳提供一定的拉力，所述主动轮和从动轮均为四轨结构，从外向内四个轨道依次为第一轨、第二轨、第三轨、第四轨，其中，牵引绳与主动轮、从动轮的第一轨的正压力是收卷筒给牵引绳提供的拉力，牵引绳与主动轮、从动轮的第二轨的正压力是第一轨的正压力与第一轨的摩擦力提供，牵引绳与主动轮、从动轮的第三轨的正压力是第二轨的正压力与第二轨的摩擦力提供，牵引绳与主动轮、从动轮的第四轨的正压力是第三轨的正压力与第三轨的摩擦力提供，牵引绳对机器人的拉力是第四轨的正压力与第四轨的摩擦力提供，从而得到牵引绳对机器人的拉力计算公式：
17、；
18、其中，f正1是主动轮和从动轮的第一轨的正压力，f正2是主动轮和从动轮的第二轨的正压力，f正3是主动轮和从动轮的第三轨的正压力，f正4是主动轮和从动轮的第四轨的正压力，f绳-滚筒是收卷筒给牵引绳提供的拉力，ƒ摩擦1是牵引绳与主动轮和从动轮的第一轨的摩擦力，ƒ摩擦2是牵引绳与主动轮和从动轮的第二轨的摩擦力，ƒ摩擦3是牵引绳与主动轮和从动轮的第三轨的摩擦力，ƒ摩擦4是牵引绳与主动轮和从动轮的第四轨的摩擦力，μ是牵引绳与主动轮和从动轮之间的摩擦系数，f拉力是牵引绳对机器人的拉力。
19、一种实施方案，所述收卷筒支架的左右两端之间水平连接有若干呈上下前后分布的收卷筒连接轴。
20、一种实施方案，所述升降单元包括收卷导向轴，所述收卷导向轴水平设于收卷筒支架的开口端内，收卷导向轴靠近收卷筒电机的一端套设有近电机端收卷轴承，收卷导向轴远离收卷筒电机的一端套设有远电机端收卷轴承，所述近电机端收卷轴承的外部套设有近电机端收卷连接块，远电机端收卷轴承的外部套设有远电机端收卷连接块，所述近电机端收卷连接块与收卷筒靠近收卷筒电机的一端相连，收卷筒电机的输出端与近电机端收卷连接块相连，所述远电机端收卷连接块与收卷筒远离收卷筒电机的一端相连。
21、一种优选方案，所述近电机端收卷连接块包括近电机端收卷连接块一和近电机端收卷连接块二，所述近电机端收卷连接块一套设于近电机端收卷轴承的外部且与收卷筒电机的输出端相连，所述近电机端收卷连接块二套设于近电机端收卷连接块一和收卷筒靠近收卷筒电机的一端之间。
22、一种优选方案，所述收卷筒支架靠近收卷筒电机的一端外侧设有近电机端收卷安装板，所述收卷筒电机安装于近电机端收卷安装板上，在近电机端收卷安装板与收卷筒支架之间设有卷筒支架加强圈，所述近电机端收卷安装板和卷筒支架加强圈均套设于收卷导向轴的外部，所述收卷筒支架远离收卷筒电机的一端外侧设有远电机端收卷安装板，所述远电机端收卷安装板的外部设有绕线中心轴侧固定板，所述远电机端收卷安装板和绕线中心轴侧固定板均套设于收卷导向轴的外部。
23、一种实施方案，所述主从动轮安装板的后端水平可转动的设有从动轴，所述从动轮轴向套设于从动轴外，所述从动轴靠近主从动轮安装板的一端套设有近电机端从动轮轴承，从动轴远离主从动轮安装板的一端套设有远电机端从动轮轴承，所述远电机端从动轮轴承的外部设有从动轮轴承挡圈，所述从动轮轴承挡圈套设于从动轴上。
24、相较于现有技术，本发明的有益技术效果在于：
25、本发明提供的用于风机叶片修复机器人的升降装置，安装于风机叶片修复机器人上后，可以实现机器人的自动升降，且在机器人升降过程中，安全性、稳定性和准确性好，具有显著的工业应用价值。
1.一种用于风机叶片修复机器人的升降装置，其特征在于：包括收卷筒、收卷筒电机、整体呈u型且开口朝上的收卷筒支架、主动轮、从动轮、主动轮电机、主从动轮安装板、牵引绳，所述收卷筒支架设于风机叶片修复机器人的底盘的后端顶面，所述收卷筒水平设于收卷筒支架的开口端内，所述收卷筒电机水平设于收卷筒支架的一端外侧且收卷筒电机的输出端与收卷筒相连，所述主从动轮安装板竖直设于收卷筒的后方，所述主从动轮安装板的底部水平设有升降安装板，所述升降安装板设于风机叶片修复机器人的底盘的后端顶面，所述主动轮电机设于主从动轮安装板的前端侧部，主动轮设于主从动轮安装板的前端另一侧且主动轮电机的输出端与主动轮相连，所述从动轮可转动的设于主从动轮安装板的后端且与主动轮位于主从动轮安装板的同侧，在从动轮的上方内侧设有第一导向块，在主动轮的下方外侧从后往前依次设有第二导向块和第三导向块，所述牵引绳的一端为固定端，另一端为收卷端，牵引绳的固定端连接于待修复风机叶片的风力发电机的机舱上，牵引绳的收卷端先经过第一导向块，然后从主动轮开始采用“8”字缠绕法缠绕于主动轮和从动轮上，接着依次经过第二导向块和第三导向块导出，最后收卷于收卷筒上，所述收卷筒电机和主动轮电机分别用于控制收卷筒和主动轮的转动，从而控制牵引绳的收入或排放，进而实现机器人沿牵引绳方向的自动升降。
2.根据权利要求1所述的用于风机叶片修复机器人的升降装置，其特征在于：所述收卷筒电机和主动轮电机均为伺服电机，机器人沿牵引绳方向的自动升降过程中，机器人移动的距离等同于牵引绳收入或排放的长度，收卷筒电机采用电流模式配合主动轮电机的位置模式控制牵引绳收入或排放的长度，具体为：主动轮电机的控制模式为位置模式，主动轮电机的编码器接收到目标位置信号后，根据反馈信号与设定位置信号之间的差异，控制主动轮电机机的输出功率和转速，使主动轮电机运动到目标位置，从而控制主动轮的转动，进而控制牵引绳的收入或排放的长度；收卷筒电机的控制模式为电流模式，收卷筒电机通过电流模式控制收卷筒电机的转速从而控制收卷筒的转动。
3.根据权利要求2所述的用于风机叶片修复机器人的升降装置，其特征在于：收卷筒电机采用电流模式的原理具体如下：
4.根据权利要求1所述的用于风机叶片修复机器人的升降装置，其特征在于：机器人沿牵引绳方向的自动升降过程中，主动轮电机带动主动轮转动，同时带动从动轮转动，主动轮和从动轮转动过程中与牵引绳之间存在摩擦力带动牵引绳的收入与排放，牵引绳与主动轮和从动轮之间的摩擦系数相同，所述牵引绳的收卷端收卷固定于收卷筒上，收卷筒对牵引绳提供一定的拉力，所述主动轮和从动轮均为四轨结构，从外向内四个轨道依次为第一轨、第二轨、第三轨、第四轨，其中，牵引绳与主动轮、从动轮的第一轨的正压力是收卷筒给牵引绳提供的拉力，牵引绳与主动轮、从动轮的第二轨的正压力是第一轨的正压力与第一轨的摩擦力提供，牵引绳与主动轮、从动轮的第三轨的正压力是第二轨的正压力与第二轨的摩擦力提供，牵引绳与主动轮、从动轮的第四轨的正压力是第三轨的正压力与第三轨的摩擦力提供，牵引绳对机器人的拉力是第四轨的正压力与第四轨的摩擦力提供，从而得到牵引绳对机器人的拉力计算公式：
5.根据权利要求1所述的用于风机叶片修复机器人的升降装置，其特征在于：所述升降单元包括收卷导向轴，所述收卷导向轴水平设于收卷筒支架的开口端内，收卷导向轴靠近收卷筒电机的一端套设有近电机端收卷轴承，收卷导向轴远离收卷筒电机的一端套设有远电机端收卷轴承，所述近电机端收卷轴承的外部套设有近电机端收卷连接块，远电机端收卷轴承的外部套设有远电机端收卷连接块，所述近电机端收卷连接块与收卷筒靠近收卷筒电机的一端相连，收卷筒电机的输出端与近电机端收卷连接块相连，所述远电机端收卷连接块与收卷筒远离收卷筒电机的一端相连。
6.根据权利要求5所述的用于风机叶片修复机器人的升降装置，其特征在于：所述近电机端收卷连接块包括近电机端收卷连接块一和近电机端收卷连接块二，所述近电机端收卷连接块一套设于近电机端收卷轴承的外部且与收卷筒电机的输出端相连，所述近电机端收卷连接块二套设于近电机端收卷连接块一和收卷筒靠近收卷筒电机的一端之间。
7.根据权利要求5所述的用于风机叶片修复机器人的升降装置，其特征在于：所述收卷筒支架靠近收卷筒电机的一端外侧设有近电机端收卷安装板，所述收卷筒电机安装于近电机端收卷安装板上，在近电机端收卷安装板与收卷筒支架之间设有卷筒支架加强圈，所述近电机端收卷安装板和卷筒支架加强圈均套设于收卷导向轴的外部，所述收卷筒支架远离收卷筒电机的一端外侧设有远电机端收卷安装板，所述远电机端收卷安装板的外部设有绕线中心轴侧固定板，所述远电机端收卷安装板和绕线中心轴侧固定板均套设于收卷导向轴的外部。
8.根据权利要求1所述的用于风机叶片修复机器人的升降装置，其特征在于：所述主从动轮安装板的后端水平可转动的设有从动轴，所述从动轮轴向套设于从动轴外，所述从动轴靠近主从动轮安装板的一端套设有近电机端从动轮轴承，从动轴远离主从动轮安装板的一端套设有远电机端从动轮轴承，所述远电机端从动轮轴承的外部设有从动轮轴承挡圈，所述从动轮轴承挡圈套设于从动轴上。
