利用机器人帮助制造风力涡轮机叶片

美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员成功利用机器人辅助制造风力涡轮机叶片，消除了人类困难的工作条件，并有可能提高产品的一致性。

尽管风能行业已使用机器人对叶片进行喷漆和抛光，但自动化尚未得到广泛采用。实验室的研究证明了机器人修剪、打磨和打磨刀片的能力。这些必要的步骤发生在使用模具制造叶片的两侧然后粘合在一起之后。

“我认为这是成功的，”NREL机器人工程师亨特·胡斯(HunterHuth)说，他是一篇新发表的详细介绍这项工作的论文的主要作者。“并非一切都按照我们希望的方式运行，但我们吸取了我们认为需要使其达到或超出我们的期望的所有经验教训。”

论文“自动风力涡轮机叶片精加工操作的刀具路径生成”发表在《风能》杂志上。共同作者均来自NREL，包括CaseyNichols、ScottLambert、PetrSindler、DerekBerry、DavidBarnes、RyanBeach和DavidSnowberg。

制造风力涡轮机叶片的成型后操作要求工人站在脚手架上并穿戴防护服，包括呼吸装备。研究人员指出，自动化将提高员工的安全和福祉，并帮助制造商留住熟练劳动力。

NREL国家风能技术中心主任丹尼尔·莱尔德(DanielLaird)表示：“这项工作对于实现美国国内风力涡轮机市场的重要叶片制造至关重要。”“尽管可能并不明显，但叶片制造中的部分劳动力自动化可以为美国带来更多就业机会，因为与进口叶片相比，它可以提高国产叶片的经济效益。”

胡斯说：“这项研究的动机是开发自动化方法，使国产叶片在全球范围内具有成本竞争力。”“目前，由于劳动力成本高，美国还没有生产海上叶片。精加工过程是劳动密集型的，并且由于工作性质恶劣，工作流动率很高。通过自动化精加工过程，国内海上叶片制造可以变得更加经济可行。”

该研究是在NRELFlatirons校区的复合材料制造教育和技术(CoMET)设施中进行的。该机器人在5米长的刀段上工作。风力涡轮机叶片相当长，但由于它们在自重作用下会弯曲和偏转，因此必须对机器人进行编程，使其能够逐节处理较大的叶片。

研究人员使用一系列扫描来创建叶片位置的3D表示，并精确识别翼型的前部和后部——这是一种特殊的叶片形状，有助于空气在叶片上顺利流动。从那里开始，团队对机器人进行编程，使其执行一系列任务，然后根据准确性和速度对其进行评判。

研究人员发现了需要改进的地方，特别是在研磨方面。机器人在刀片的某些部分磨削过多，而在其他部分磨削不够。

“当我们进行这项研究时，我们一直在改变这个系统需要做什么才能有效的目标，”休斯说。

没有将机器人与人类执行相同功能的方式进行比较。

胡斯表示，自动化系统将提供叶片制造的一致性，而当人类完成所有工作时，这是不可能的。他还表示，机器人将能够使用比人类所能忍受的“更坚韧、更具攻击性的磨料”。